F224d Faria, Rubens Alexandre de Desenvolvimento de ... - UTFPR

F224d
Faria, Rubens Alexandre de
Desenvolvimento de uma incubadora neonatal microprocessada
de acordo corn a norma tecnica NBR-IEC-601-2-19 /
Rubens Alexandre de Faria. - Curitiba : CEFET-PR, 2001.
xiv, 122 f. : il. ; 30 cm
Orientador : Prof. Dr. Eden Januario Netto
Dissertacao (Mestrado) - CEFET-PR. Curso de Pos-Graduacao
em Engenharia Eletrica e Informatica Industrial. Curitiba, 2001.
1 .Incubadora neonatal. 2. Engenharia biomedica. 3. NBR IEC
601-2-19. I. Januario Netto, Eden. II. CEFET-PR. Curso de Pos-
Graduacao em Engenharia Eletrica e Informatica Industrial. III.
Titulo.
CDD : 610.28
CDU : 628

Ministerio da Educacao
Centro Federal de Educagao Tecnologica do Parana
Programa de Pos-Graduagao em Eng. Eletrica e lnformatica Industrial
DISSERTA9 Ao (MESTRADO) / EXAME DE QUALIFICA9A0 OU TESE (DOUTORADO)
(FORMULARIOS A SEREM PREENCHIDOS PELO ALUNO)
ALERTAMOS PARA 0 FATO DE QUE 0 BOM ANDAMENTO DO PROCESSO
DEPENDE DO CORRETO PREENCHIMENTO DESTE FORMULARIO.
OBS: PARA DISSERTACAO DE MESTRADO DEVE SER FORMADA POR NO MINIMO 03 COMPONENTES
(INCLUINDO 0 ORIENTADOR), SENDO 01 COMPONENTE DE OUTRA INSTITUICAO.
PARA EXAME DE QUALIFICACAO OU TESE DE DOUTORADO A BANCA DEVE SER FORMADA POR NO
MiNIMO 05 COMPONENTES (INCLUINDO 0 ORIENTADOR), SENDO 02 COMPONENTES DE OUTRA INSTITUICAO.
1.
FORNECER AS INFORMAcOES SOLICITADAS E ENCAMINHAR ESTE FORMULARIO
A
SECRETARIA DO CPGEI 0 MATS BREVE POSSIVEL.
2. ALUNO: Rubens Alexandre de Faria FONE: 41-3531198
AREA DE CONCENTRAcAO: Engenharia Biomedica
MES/ANO DE INGRESSO: marco / 1999
GRADUAcAO: Engenharia Industrial Eletrica — Enfase Eletronica
INSTITUIcAO: CEFET-PR
DATA PREVISTA: 05/10/2001
HORA: 14:00 h
3. ORIENTADOR: Eden Januario Neto
TITULA9A0(siGLA): Dr
INSTITUIcAO: x CEFET-PR x CPGEI ❑ OUTRA INSTITUIcAO
❑ Outro:
❑ SIGLA
4. COMPONENTE: Sergio Santos Muhlen
INSTITUIcAO: ❑ CEFET-PR ❑ CPGEI
❑ Outro:
TITULAgA0(siGLA): Dr
x OUTRA INSTITUIcAO
x SIGLA UNICAMP
5. COMPONENTE: Joao Luis Kovaleski
TITULA9A0(siGiA): Dr
INSTITUIcAO: x CEFET-PR x CPGEI ❑ OUTRA INSTITUIcAO
❑ Outro:
❑ SIGLA
6. COMPONENTE: Paulo Jose Abatti
TITULA9A0(siGLA): Dr
INSTITUIcAO: x CEFET-PR x CPGEI ❑ OUTRA INSTITUIcAO
❑ Outro:
❑ SIGLA

7. COMPONENTE:
TITULAcA0(siGLA):
INSTITUIcAO: ❑ CEFET-PR ❑ CPGEI ❑ OUTRA INSTITUIcAO
❑ Outro:
❑ SIGLA
8. COMPONENTE:
TITULAcAO(sIGLA):
INSTITUIcAO: ❑ CEFET-PR ❑ CPGEI ❑ OUTRA INSTITUIcAO
❑ Outro:
❑ SIGLA
9. RECURSOS DIDATICOS:
( ) RETROPROJETOR
(x ) OUTRO Canhao para projecdo
OBS: CANHAO DE PROJEcAO MULTIMIDIA, PODERA SER RESERVADO PELO ALUNO NO
SISTEMA DE SOM DO CEFET-PR. (Ramal: 4414)
ALERTAMOS PARA 0 FATO DE QUE 0 BOM DO PROCESSO DEPENDE DO
CORRETO E PREENCHIMENTO DESTE FORMULARIO.

CADASTRO DE ALUNOS
DADOS PESSOAIS
NOME: Rubens Alexandre de Faria
ABREVIATURA: Rubens
CPF: 540.314.009-34
RG: 4.166.166-6
NACIONALIDADE: Brasileira
ANO DE NASCIMENTO: 1966
SEXO: x MASCULINO ❑ FEMINNINO
CURSO: x MESTRADO ❑ DOUTORADO
BOLSA: x NAO
❑
❑ SIM --) EM CASO DE AFIRMATIVO INDIQUE CAPES
❑ CNPq
❑ OUTRA:
ATIVIDADE FUTURA
Vinculo Atual: Professor de 1 2 e 22 graus — CEFET-PR
Expectativa de atuacao: Projeto de instrumentacao biomedica
Mesma Area da Titulacao: Sim
CONTATO
Logradouro: Rua Joao de Lara, 273
Bairro: Sao Lourenco
Cidade: Curitiba
UF: PR
Pais: Brasil
Cx. Postal: CEP: 82.200-090
Telefone: 41-3531198
Ramal:
Telefone: 41-3104574
Ramal:
FAX:
E - Mail: rubens@cefetpr.br

CADASTRO DE PROFESSOR DE OUTRA INSTITUICAO
01. DADOS PESSOAIS
COMPONENTE DE BANCA
NOME: Sergio Santos Miihlen
ABREVIATURA: Sergio
CPF: 680.130.868/87 RG: 6.924.090
NACIONALIDADE: Brasileira
ANO DE NASCIMENTO:
SEXO: x MASCULINO ❑ FEMININO
Enderego:
Rua: Estrada da Rhodia, 5555
Complemento: Condominio Ibirapuera, Bloco 09, apto. 12, Bark) Geraldo
Cidade: Campinas CEP: 13081.000 Fone:
E NECESSARIO PROVIDENCIAR PASSAGENS x SIM 1=INAO
EM CASO AFIRMATIVO: TRANSPORTE ❑ RODOVIARIO x AEREO
DATA DE EMBARQUE NA CIDADE DE ORIGEM: 05/10/2001 HORARIO:
DATA DE RETORNO: 05/10/2001 HORARIO:
JA EFETUOU RESERVA DE PASSAGENS ❑ NAO x SIM (CODIGO):
E NECESSARIO RESERVA DE HOTEL x NAO IDSIM
02. DADOS PESSOAIS
NOME: Sergio Santos Millen
ABREVIATURA: Sergio
CPF: 680.130.868/87
NACIONALIDADE: Brasileira
RG: 6.924.090
ANO DE NASCIMENTO:
SEXO: x MASCULINO ❑ FEMININO
BANCO: Banco Real S/A (275) AG: 0910 Unicamp CONTA/CORRENTE: 4711077-7
Rua:
Complemento:
Cidade: Campinas CEP: 13081.000 Fone:
EnderecO:
E NECESSARIO PROVIDENCIAR PASSAGENS ill SIM ❑ NAO
EM CASO AFIRMATIVO: TRANSPORTE El RODOVIARIO ❑AEREO
DATA DE EMBARQUE NA CIDADE DE ORIGEM / /20 HORARIO
DATA DE RETORNO / /20 HORARIO
JA EFETUOU RESERVA DE PASSAGENS El NAO I=1 SIM (CODIGO):
E NECESSARIO RESERVA DE HOTEL EINAO ❑ SIM

TESES / DISSERTACAO / EXAME DE QUALIFICACAO
IDENTIFICAcA0
Autor: Rubens Alexandre de Faria
Matricula como Aluno Regular no Curso: marco/2001 (mes/Ano)
Mes da Defesa: outubro Nivel: x Mestrado ❑ Exame de Qualificacao ❑ Doutorado
TiTULO:
DESENVOLVIMENTO DE UMA INCUBADORA NEONATAL MICROPROCESSADA DE
ACORDO COM AS NORMAS TECNICAS NBR-IEC-601-2-19
Area de Concentracao: Engenharia Biomedica
Linha de Pesquisa: Instrumentacao Medico-hospitalar
Projeto de Pesquisa: Desenvolvimento de uma Incubadora Neonatal Microprocessada
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Biblioteca Depositaria: BINCEN / CEFET-PR
Volumes: Paginas:
Palavras - Chave:
Idioma:
FINANCIADORES
Financiador:
Natureza: ❑ Bolsa ❑ Auxflio Financeiro Numero de Meses:
Financiador:
Natureza: ❑ Bolsa ❑ Auxilio Financeiro Ntimero de Meses:
ARTIGOS CIENTIFICOS PUBLICADOS ASSOCIADOS AO TRABALHO
01:
2:
3:

TESES / INFORMAQOES
AREA DE CONHECIMENTO
Codigo: 3.13.00.00-6 Descricao: Engenharia Bioniedica
Codigo: 3.13.02.03-3 Descricao: Instrumentacao Odontologica e medico-hospitalar
Codigo:
Descricao:
RESUMO
Neste trabalho descreve-se o projeto, construcao e testes do prototipo de uma
Incubadora Neonatal Microprocessada, desenvolvida de acordo corn a Norma NBR IEC
601-2-19 - Prescricoes particulares para construcao de incubadoras para recem-nascidos
(RN). 0 estudo realiza uma andlise criteriosa na norma em questa°, bem como os cuidados
no projeto de equipamentos para utilizacao em neonatos prematuros. Particularmente, o
enfoque do trabalho é a concepeao do circuito eletronico do equipamento, sendo
apresentada a arquitetura de hardware utilizada, os metodos para controle termico,
deteccao de anormalidades e protecao contra falhas, passando pelas fases de projeto,
construcao e testes do sistema.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAcAO TECNOLOGICA DO PARANA
Curso de Pos-graduacao em Engenharia e Informatica Industrial
DISSERTAc AO
Apresentada ao CEFET-PR
para obtencao do titulo
MESTRE EM CIENCIAS
Por
RUBENS ALEXANDRE DE FARIA
DESENVOLVIMENTO DE UMA
INCUBADORA NEONATAL MICROPROCESSADA
DE ACORDO COM A NORMA TECNICA NBR - IEC - 601-2-19
Banca Examinadora
Presidente e Orientador
Prof. Dr. Eden Januario Netto
(CEFET-PR)
Examinadores
Prof. Dr. Sergio Santos Malilen
Prof. Dr. Joao Luis Kovaleski
Prof. Dr. Paulo Jose Abatti
(UNICAMP-SP)
(CEFET-PR)
(CEFET-PR)
OUTUBRO/2001

RUBENS ALEXANDRE DE FARIA
DESENVOLVIMENTO DE UMA
INCUBADORA NEONATAL MICROPROCESSADA
DE ACORDO COM A NORMA TECNICA NBR - IEC - 601-2-19
Dissertacao apresentada ao Curso de
Pos-Graduacao em Engenharia Eletrica
e Informatica Industrial do Centro Federal
de Educacdo Tecnologica do Parana
como requisito parcial para obtencao do
titulo de "Mestre em Ciencias"- Area de
Concentracao: Engenharia Bioniedica
Orientador: Prof. Dr. Eden Januario
Netto
Curitiba
Outubro 2001
ii

AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Eden Netto que proporcionou a oportunidade de abracar esse
projeto junto corn a empresa KSS, e em especial meu amigo de muitos anos e coorientador
Paulo Jose Abatti, que, mesmo nas dificuldades de tempo, conseguiu me orientar
de forma livre e extremamente profissional.
0 projeto nao teria saido da prancheta se nao tivesse encontrado no engenheiro,
professor e amigo das horas aflitas Miguel Sovierzoski, a paciencia para ensinar um velho
discipulo de como implementar urn hardware. Depois desse start a seqiiencia continua
corn os amigos, da mesma forma, fa's incondicionais de hardware e software, entre eles,
Marcelinho, Huguinho, Leonardo Marques, Augusto, Lucas, Juliano, Ferrari e principalmente
o guru Douglas Renaux. Os componentes eletronicos nao seriam adquiridos se nao
fosse a camaradagem de meus ex-socios e amigos Ricardo, Ze Roberto e Alexei, bem como
os funcionarios Ney e o Afonso da KSS; os proprietarios: Ewaldo, Carvalho, Nelson e
Ezequiel que tiveram a maior confianca em nosso trabalho no CEFET e investiram uma
boa soma em recursos, sem cobrar de forma negativa ou questionar o andamento do projeto.
Aos colegas da divisaio de projetos: Abdo, Robson, Dirlene, Angela, Isaura, Machado
e especialmente ao amigo Zely, bem como ao harem de plantdo: Silvia, Leila, Vanete,
Fernanda, Erica, Priscila e Elane tenho a dizer que a presenca e o apoio de voces sempre
me fizeram sentir em casa e confortavel para terminar esse trabalho.
Agradeco aos meus amigos de laboratorio: Josmaria, Fred, Luiz Henrique, Cicero,
Jaimir e principalmente meu s6cio Adriano. Aos amigos Ronaldo e Arleninha, pessoas de
grande destaque por atender a dezenas de orientados no CPGEI sempre corn a bondade que
lhes e peculiar. Sempre ajudaram muito, nao so a mim, mas a todos alunos que ali passaram.
Atencao especial a Dra. Denise e a Dra. Marilene Faria que auxiliaram demais na
busca de literatura medica apropriada ao desenvolvimento do proprio equipamento, bem
como os colegas, Branco, Demantova, Gewehr, Valeria e Humberto que auxiliaram na
correcao de partes da dissertacao e sugeriram alguns caminhos a serem tomados ao longo
do trabalho. Nao tem como dar errado um trabalho quando se pode contar pessoas dessa
categoria to ajudando.
iii

E finalmente o espaco reservado aos bravos e cabecas que movem o mundo: os
meus amigos e estagiarios dos cursos de engenharia e tecnologia em eletronica que na plenitude
de seus vinte e poucos anos (alguns nem isso), conseguiram me levantar nos tropecos
e ataques de loucura que tive durante as fases de implementacao e testes do produto.
Apresento-lhes alguns dos alunos e amigos que hoje sdo parte de mim dentro e fora do
CEFET: Geraldo Kosel, Rafael Wolf, Giordano Wolaniuk, e especialmente Cleverson S-
charf e Gilberto Titericz Jr., os melhores em sistemas microprocessados que tive a oportunidade
de conhecer.
Todo o sucesso conseguido no projeto tambem e atribuido a urn lugar agradavel
que sempre tive a mao: meu lar e minha linda familia; minha esposa e meus filhos maravilhosos
Albert e Gregory... Voltei!
Cleverson Picolis... Mao te esqueci... Ninguem te esquece... Durma bem amigo!
iv

SUMARIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
RESUMO
ABSTRACT
ix
xii
xiii
xiv
1 INTRODUcAO 1
1.1 OBJETIVO 3
2 FUNDAMENTA00 TEORICA 5
2.1 TEMPERATURA, SOBREVIVENCIA E DESENVOLVIMENTO
EM INCUBADORAS NEONATAIS 5
2.2 TEMPERATURA E HOMEOTERMIA 6
2.3 DEFINIcA0 DE TEMPERATURA NORMAL CORPOREA 7
2.4 A FISICA DA TROCA DE CALOR 9
2.5 TERMORREGULA00 OU CONTROLE TERMICO 10
2.6 PROBLEMAS DE TERMORREGULA00 EM PREMATUROS 10
2.7 PERIGOS ASSOCIADOS AOS METODOS DE
CONTROLE DE TEMPERATURA 11
2.7.1 Hipertermia 12
2.7.2 Infeccoes nao-detectadas 12
2.7.3 Desidratacao 12
2.8 MEDIDAS DE TEMPERATURA INTERNA DO CORPO 13
2.9 MEDIDA DA TEMPERATURA DA PELE 13
2.10 MECANISMOS DE PERDA DE CALOR 14
2.10.1 Perdas de calor por conducao 16
2.10.2 Perdas de calor por conveccdo 16
2.10.3 Perdas de calor por radiacao 17
2.10.4 Perdas de calor por evaporacao 19
2.11 AMBIENTE TERMICO NEUTRO 19

2.12 INFLUENIA DE OUTROS FATORES FiSICOS NO
CONFORTO E BEM-ESTAR DO BEBE 21
2.12.1 Som 21
2.12.2 Luzes 22
3 A CERTIFICA00 DO EQUIPAMENTO ELETROMEDICO:
INCUBADORA NEONATAL 24
3.1 INTRODU00 24
3.2 0 PROCESSO DE CERTIFICAcA0 PARA EQUIPAMENTOS
MEDICOS 24
3.3 0 FUNCIONAMENTO DE UMA INCUBADORA NEONATAL 29
3.4 ANALISE DA NORMA NBR IEC-601-2-19 35
4 DESENVOLVIMENTO DO PROTOTIPO 37
4.1 DIRETRIZES BASICAS PARA 0 PROJETO 37
4.2 ESPECIFICAcA0 DO PROJETO ELETRONICO BASEADO NA
NORMA NBR IEC 601-2-19 37
4.3 0 PROJETO ELETRONICO 39
4.3.1 0 Sistema Microprocessado 41
4.3.1.1 A Escolha do Microprocessador 42
4.3.2 Sensores de Temperatura 43
4.3.2.1 Utilizando dois sensores de temperatura DS1624S 44
4.3.2.2 Medida de Temperatura Atraves do DS1624S 46
4.3.3 Sensor de Umidade Relativa do Ar (UR%) 47
4.3.4 Dispositivos de I/O (Entrada e Saida) 50
4.3.4.1 Teclado 50
4.3.4.2 Display de Cristal Liquid() (LCD) 52
4.3.4.2.1 Implementacao do LCD ao Hardware
da Incubadora 53
4.3.4.3 Controle de temperatura 54
4.3.4.3.1 Driver de potencia para a resistencia
de aquecimento 56
4.3.5 Alarmes e Atuadores 60
4.3.5.1 Temperatura alta 60
vi

4.3.5.2 Falha na Ventilacao
4.3.5.3 Queda de Energia
60
61
5 RESULTADOS 63
5.1 INTRODUcAO 63
5.2 ENSAIOS REALIZADOS 63
5.2.1 Temperaturas Excessivas 63
5.2.2 Erros Humanos 63
5.2.3 Exatidao nos dados de operacao 64
5.2.3.1 Tempo de Aquecimento 64
5.2.3.2 Temperatura Media da Incubadora 66
5.2.3.3 Exatidao do sensor do RN 68
5.2.3.4 Temperaturas Altas 70
5.2.3.5 Ruido Sonoro 70
6 DISCUSSAO GERAL E CONCLUSOES 72
6.1 INTRODUcA0 72
6.2 DIFICULDADES NO PROJETO 72
6.3 PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS 74
ANEXOS 75
ANEXO I LABORATORIOS CREDENCIADOS PELO MINISTERIO DA SAUDE
PARA CERTIFICA00 DE EQUIPAMENTOS BIOMEDICOS NO
BRASIL 76
ANEXO II TOPICOS DA NORMA TECNICA NBR-IEC-601-2-19:
PRESCRIOES PARTICULARES PARA SEGURAKA DE
INCUBADORAS PARA RECEM-NASCIDOS (RN) 78
ANEXO III CRONOGRAMA DE ATIVIDADES PARA 0 DESENVOLVIMENTO
DA PARTE ELETRONICA DA INCUBADORA NEONATAL 91
vii

ANEXO IV DIAGRAMAS ESQUEMATICOS
95
ANEXO V
CARACTERISTICAS TECNICAS DO MICROCONTROLADOR AT-
MEL AT89C52
99
ANEXO VI CARACTERISTICAS TECNICAS DO SENSOR DE TEMPERATURA
DS 16245 DA EMPRESA DALLAS SEMICONDUCTORS 106
ANEXO VII CARACTERISTICAS TECNICAS DO DISPLAY GRAFICO
HDM 128GS24 110
ANEXO VIII FOTOS DAS PLATAFORMAS DE HARDWARE
DESENVOLVIDAS 114
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 120
viii

LISTA DE FIGURAS
Figura 1
1) Febre causada pela eliminacao total das perdas de calor provenientes do
metabolismo minim° no bebe. 2) Temperatura normal quando as perdas de
calor diminuem e se igualam ao calor produzido pelo minim° metabolismo
do bebe (condicoes termicas neutras). 3) Hipotermia causada pela grande
perda de calor do bebe que esta temporariamente hipotermico (possui temperatura
corporea abaixo dos indices normais). 4) Febre quando as perdas de
calor sao menores que o calor produzido pelo beb8 hipermetabolico (possui
metabolismo acima da taxa de metabolismo normal). 5) Temperatura normal
quando as perdas de calor sao altas, mas, ao mesmo tempo iguais ao calor
produzido pelo bebe hipermetabOlico. 6) Hipotermia causada por perda
termica muito grande que excede o calor produzido pelo bebe hipermetabolico
8
Figura 2
Conducao logica para o desenvolvimento de uma incubadora aquecida por
fluxo de ar quente, servocontrolada pela temperatura da pele. 1) Urn bebe
desprotegido perde calor atraves da pele por conducao, conveccao, evaporacao
e radiacao. 2) 0 calor por radiacao elimina as perdas por radiacdo e
conveccao, mas nao aquelas causadas pela conveccao e evaporacdo. 3) uma
incubadora aquecida por conveccao sem umidificacdo elimina as perdas por
conveccao e conducao, mas nao as causadas por radiacdo e evaporacao. 4)
Uma incubadora dotada de aquecimento por conveccao e unidade de umidificacao
elimina os maiores fatores de perda termica, exceto as perdas por
radiacdo. 5) Utilizando um aquecedor por radiacao combinado a uma incubadora
dotada de umidificador e ventilada por conveccao, sao eliminadas
todas as fontes de perda de calor pela pele do neonato. 6) A temperatura
normal da pele do bebe pode ser conseguida adicionando urn controlador a
incubadora para que a potencia seja entregue ao aquecedor por radiacao
sempre que a temperatura da pele caia abaixo do valor instantaneo medido
15
ix

Figura 3 Desenho de uma incubadora neonatal generica 29
Figura 4 Incubadora Neonatal modelo RNP225 da Empresa KSS 35
Figura 5
Diagrama em blocos da plataforma de hardware da incubadora neona-
tal 40
Figura 6
Diagrama em blocos do circuito de medicao de temperatura interna ao chip
DS1624S 46
Figura 7
Curva Tensao de Saida X % de Umidade Relativa do Ar no sensor OHMIC
HC600 corn substrato ceramico 49
Figura 8
Diagrama esquematico para a ligacao do modulo display HANTRONIX
HDM 128GS24Y-1 as tensOes de alimentacao 53
Figura 9 Sistema de Controle PID em malha fechada 54
Figura 10
Parte da rotina em assembly que estabelece os coeficientes do PWM utiliza-
dos no controle de potencia da incubadora neonatal 56
Figura 11
Diagrama esquematico representando a interface de I/0 do microcontrolador
corn o driver da resistencia de aquecimento 56
Figura 12
(a) Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando E é negativo e
é 2°C;
(b)- Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando E é negativo e
esta 2°C E 1°C;
(c)- Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando E possui qualquer
valor positivo 58

Figura 13
Figura 14
Diagrama em blocos do circuito de deteccao e atuador sobre a falha na ventilacao
61
Foto indicando que o sensor de pele esta desconectado, ou existe alguma
falha ou anormalidade 64
Figura 15 Curva de aquecimento da incubadora neonatal RNP225 desenvolvida... 65
Figura 16
Figura 17
Detalhe da oscilacao sobre a temperatura de controle, na condicao de temperatura
estabilizada da Incubadora Neonatal RNP 225
Desenvolvida 67
A) Cabo Sensor do RN, utilizado no ensaio de exatidao de temperatura;
B) Sensor do RN em detalhe 69
xi

LISTA DE TABELAS
Tabela 1
Temperatura da incubadora conforme a idade e o peso
(American Academy of Pediatrics) 20
Tabela 2
Valores da Temperatura medida nos Pontos A, B, C, D e E do colchao, na
condicao de temperatura estabilizada 67
Tabela 3 Ensaios para determinar a exatidao do Sensor do RN 69
Tabela 4
Resultados do ensaio para determinar a pressao sonora dentro e fora do
compartimento do RN corn o buzzer soando 71
Tabela 5
Resultados do ensaio para determinar a pressdo sonora dentro e fora do
compartimento do RN corn o buzzer silenciado 71
xii

RESUMO
Neste trabalho descreve-se o projeto, construcao e testes do prototipo de uma Incubadora
Neonatal Microprocessada, desenvolvida de acordo corn a Norma NBR IEC 601-2-
19 - Prescricoes particulares para construcao de incubadoras para recem-nascidos (RN). 0
estudo realiza uma analise criteriosa na norma em questa°, bem como os cuidados no projeto
de equipamentos para utilizacao em neonatos prematuros. Particularmente, o enfoque
do trabalho é a concepcao do circuito eletronico do equipamento, sendo apresentada a arquitetura
de hardware utilizada, os metodos para controle termico, deteccao de anormalidades
e protecao contra falhas, passando pelas fases de projeto, construcao e testes do sistema.

ABSTRACT
In this work it is described the design, construction and tests of the prototype of an
Microprocessed Infant Incubator, developed in accordance with NBR-IEC-601-2-19 — Particular
prescriptions for the infant incubators construction. This development accomplish
an analysis of the point of view in recommended standard, as well as the care with which
one should design equipment for premature babies. Particulary, this work emphasis the
conception of the electronic circuit used in the equipment, being presented the hardware
architecture, the methods used on thermal control, abnormalities detection and failure protection,
passing through the design phases, construction and system tests.
xiv

CAPITULO 1
INTRODU00
Ao nascer, um dos grandes problemas do neonato é a perda de calor. A
temperatura corp6rea de um recem-nascido (RN) podera cair entre 2 e 3°C devido as
condicoes nao preparadas da sala de parto e a alta evaporacao do corpo timid°. Como a
quantidade de tecido subcutaneo do RN é ben' menor que ern urn adulto, em conjunto
corn o ar circulando e as paredes frias da Unidade de Terapia Intensiva Neonatal
(UTIN), tambem havera altas perdas de calor por conducao e irradiacao (FANAROFF
& KLAUS, 1995).
0 conhecimento das exigencias termicas teve urn desenvolvimento paulatino
para neonatos de alto risco. Pierre Budin, historicamente o primeiro neonatologista, teve
talvez a mais antiga nocao clinica sobre a importancia do ambiente termico
(FANAROFF & KLAUS, 1995). Em 1907, apps ter notado grande aumento na taxa de
sobrevivencia quando era mantida a temperatura retal, enfatizou a necessidade do
controle de temperatura. Recomendou uma temperatura ambiente de 30°C para o
pequeno neonato (lkg) devidamente vestido. Infelizmente, suas observacoes nao foram
muito divulgadas e/ou aceitas ate a decada de 50. Alen' disso, durante esse period°, em
geral se confundia o valor clinic° das dugs variaveis: temperatura e umidade relativa.
A partir das avaliacOes positivas quanto ao aumento do indice de sobrevive'ncia
de prematuros tratados em ambientes termicamente estaveis, alavancou-se o projeto e a
producao de um equipamento, considerado hoje essencial nos ambientes da UTIN, a
incubadora neonatal.
A existencia de urn equipamento como a incubadora neonatal vai alem da
utilizacao dos equipamentos de monitoracao dos sinais vitais, como os monitores de
ECG (eletrocardiograma) e EEG (eletroencefalografia), tambem indispensaveis na
UTIN. A incubadora neonatal é urn equipamento utilizado em emergencias, porem
quando utilizado de forma cotidiana, pode acelerar a recuperacao de urn neonato que
geralmente esta debilitado fisicamente, por ter nascido antes das 40 semanas de
gestacao. Esta recuperacao acelerada ocorre pela caracteristica que o equipamento tem

2
em modificar as condicoes ambientais normais, para uma condicao de temperatura e
umidade relativa do ar mais adequadas ao tratamento. Como cada prematuro reline uma
serie de fatores intrinsecos que influenciam seu estado clinico, a incubadora deve
possuir urn dispositivo que monitore e controle essas condicoes a fim de propiciar urn
ambiente termicamente estavel.
Recentemente, urn artigo publicado nos editais do Conselho Regional de
Medicina do Estado do Parana (CRM-PR) analisou a situacao das UTIN e forneceu
dados importantes mostrando que pode existir espaco para comercializacao imediata de
incubadoras (particularmente as que apresentem born preco e qualidade). "0 CRM-PR
realizou no dia 09 de maio de 2000 uma reunido para avaliar as principais dificuldades
que se manifestam nas UTIN, ainda hoje em mimero insuficiente, conforme demonstra a
persistente superlotacdo. Este evento acabou ganhando maior repercussao face ao
antincio feito em 19 de abril de 2000, pelo Hospital de Clinicas da UFPR, de Curitiba,
em suspender temporariamente o atendimento a gestantes por falta de condicoes para
internar e atender os bebes que nascem em situacao de risco. Naquela data, embora
dispondo de 24 leitos, a UTIN contava corn 37 recern-nascidos em condicao clinica
fragil" (CRM-PR, 2000). De acordo corn os dados da Secretaria Estadual de Saade, no
Parana existem 89 leitos de UTIN, estando 41 na capital. A lotacao é permanente. A
media de ocupacdo de urn leito nas UTIN é de 45 dias (CRM-PR, 2000). Este problema
pode ser minimizado fazendo-se use da tecnologia, aumentando as chances de
sobrevivencia, bem como a qualidade dos equipamentos destinados ao tratamento do
recem-nato. Desta forma, acaba-se restringindo o period() de tratamento, ja que as UTIs
sao, e aparentemente continuardo sendo, em mimero restrito.
Comercialmente, no Brasil, existem alguns fabricantes de incubadoras neonatais,
dentre eles as empresas FANEM, OLIDEF, GIGANTE e KSS. Estrategicamente, todas
essas empresas buscam a evolucao tecnologica em seus produtos para o tratamento
perinatal, ou executam pesquisas em sistemas e componentes eletronicos para aumentar
a confiabilidade do produto, alem de melhorar a interface do equipamento corn o
usuario.

3
1.1 OBJETIVO
0 objetivo deste trabalho é desenvolver e construir o prototipo de uma
incubadora neonatal que supervisione e controle as variaveis tipicas envolvidas neste
equipamento. Um estudo baseado nas normas tecnicas NBR-IEC especificas ao
equipamento perinatal envolvido sera feito para que o equipamento possa obter
certificacao e a conseqiiente autorizacao para venda no comercio brasileiro.
Especificamente, buscar-se-d corn o desenvolvimento do prototipo supracitado
substituir a incubadora comercial modelo RNP 225 da empresa KSS Inthistria e
Comercio de Equipamentos Medicos LTDA, de Sao Jose dos Pinhais, Parana, que nao
atende os requisitos necessarios exigidos na norma tecnica NBR-IEC-601-2-19,
introduzida posteriormente e responsavel pela normalizacao de incubadoras para reamnascidos
produzidas no Brasil.
Assim, baseado no modelo existente, foi feita inicialmente a analise da norma
tecnica exigida pelo Ministerio da Saude, para verificacao dos itens em conformidade.
Toda a estrutura mecanica responsavel pela sustentacdo do equipamento e
acondicionamento do recem-nascido, juntamente corn a parte eletrica de potencia,
composta pela resistencia de aquecimento e transformadores, foram preservados,
verificando que os mesmos nao interferiam no atendimento a norma.
Portanto, estabelecida a parceria corn a empresa KSS, foi construido urn novo
prototipo de incubadora neonatal, concentrando-se na reestruturacdo da parte eletronica,
responsavel pela monitoracao, controle e alarmes exigidos em norma. A proposta tornase
urn desafio quando existe a necessidade de transformar urn equipamento similar
anterior, fora dos padr6es exigidos para certificacao, em urn equipamento moderno, apto
a ser certificado e que devera estar pronto para ser produzido em escala, a custos
compatIveis corn o mercado. De qualquer forma, se a nova versa() do equipamento vier
a custar mais que o modelo anterior, as suas vantagens tem que estar explicitas no
momento da especificacdo tecnica pois as mesmas deverao fazer parte dos argumentos
de venda do novo produto.

4
Neste capitulo foram apresentados a introducdo e o objetivo basic° do trabalho
desenvolvido. No Capitulo 2 apresentar-se-d a fundamentacdo te6rica sobre as
condicoes fisiologicas do neonato e discutem-se as situagoes de troca de calor entre o
corpo e as diversas condicoes do ambiente neonatal, o sistema interno de regulacao de
temperatura, bem como algumas anormalidades que podem surgir e como o controle da
incubadora deve responder. No Capitulo 3 explica-se como é o funcionamento de uma
incubadora neonatal e os tramites governamentais envolvidos no momento de certificar
urn equipamento. No Capitulo 4 discorre-se sobre cada fase de desenvolvimento e
construed° do prototipo, detalhando o prop6sito do trabalho que é o estudo e projeto da
parte eletronica responsavel pelo controle, monitoracdo e alarmes do equipamento. Cada
etapa do hardware foi apresentada em forma de sistemas ou circuitos eletronicos que
pudessem resolver os itens pedidos em norma tecnica. No Capitulo 5 apresenta-se o
resultado dos testes e ensaios feitos no prototipo e solucoes corn a finalidade de corrigir
os problemas de itens em nao-conformidade antes que o produto seja colocado para
montagem em escala. No Capitulo 6 apresentam-se as principais conclusoes do presente
trabalho, juntamente corn as proposicoes para trabalhos futuros. Finalmente, a
dissertacdo e encerrada corn seis anexos que completam os seis capitulos apresentados.

CAPITULO 2
FUNDAMENTA00 TEORICA
Nesse capitulo sao abordadas as anormalidades fisiologicas que urn bebe prematuro
pode desenvolver, estando ou nao isolado em uma incubadora neonatal. As condicoes da
hipertermia, hipotermia, ambiente termicamente neutro e os tipos de perda de calor que o
RN tern em relacao ao ambiente, determinam os fundamentos de como o equipamento
deve ser projetado para fornecer as melhores condicoes possiveis de recuperacdo do RN,
bem como condicOes de trabalho adequadas para a equipe clinica da UTIN.
2.1 TEMPERATURA, SOBREVIVENCIA E DESENVOLVIMENTO DE
INCUBADORAS NEONATAIS
0 desenvolvimento de incubadoras é uma evolucao do metodo dos egipcios
antigos, que utilizavam incubadoras para chocar ovos de galinha (FANAROFF &
MARTIN, 1992). Mais recentemente, em 1957, Silverman e Blanc concluiram que bebes
prematuros tratados em incubadoras neonatais contendo indices superiores a 80% de
umidade relativa do ar (UR%) possuiam taxas maiores de sobrevivencia que bebes
hospedados em incubadoras corn indices inferiores a 60% (FANAROFF & MARTIN,
1992). A apresentacao desses resultados foi relatada para diferentes temperaturas. Essa
condicao foi reforcada em 1958 quando Silverman informou que bebes tratados em
incubadoras aquecidas e umidificadas por conveccao a 32°C, sobreviveram em major taxa
que em incubadoras corn temperatura do ar controlada a 29°C. Deve-se notar que bebes
prematuros doentes contribuem muito para diferentes taxas de mortalidade notados em
subseqiientes estudos. 0 grau em que as condicoes termicas afetam a sobrevivencia da
maioria dos bebes permanece desconhecido (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Em 1963, Agate e Silverman, na tentativa de aprimorar o conhecimento da
termorregulacao de neonatos, desenvolveram uma incubadora aquecida por irradiacao de
calor e servocontrolada (sistema de controle eletronico autornatico) em relacao a
temperatura de pele do recern-nascido. 0 controle de temperatura assegurou a temperatura
corporea normal e estavel de um bebe (FANAROFF & MARTIN, 1992).

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A incubadora dotada de controle automatic° foi utilizada para comparar as taxas de
sobrevivencia em bebes prematuros corn temperatura de pele similares, porem
armazenados em dois diferentes ajustes de umidificacao. Os resultados indicaram que o
aumento da taxa de sobrevivencia nao poderia ser creditado, de forma isolada, ao use de
alta umidificacao em incubadoras fechadas, aquecidas por irradiacao, porem a
umidificacao é importante quando o aquecimento dos bebes ocorre por conveccao. Estudos
subseqiientes confirmaram uma vantagem do ponto de vista termico para neonatos
hospedados em incubadoras aquecidas por irradiacao. Todavia, devido as dificuldades
encontradas na fabricacao de incubadoras aquecidas por este metodo, ha predominancia de
aquecimento por conveccao em incubadoras (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Corn o tratamento neonatal sendo feito em incubadoras aquecidas por conveccao,
utilizando sistema de controle automatic° a partir da temperatura medida no interior do
compartimento do RN, a temperatura do ar interno pode variar em 3 ou 4°C, por curtos
periodos, e de 5 a 10°C, em grandes periodos. Essas variacoes de temperatura tern sido
correlacionadas corn picos de apneia em alguns bebes prematuros. Esse fato nao ocorre em
incubadoras aquecidas por irradiacao (FANAROFF & MARTIN, 1992).
2.2 TEMPERATURA E HOMEOTERMIA
De acordo com a regra, bebes sao tratados como "seres" homeotermicos que tentam
manter sua temperatura corporea dentro de uma estreita faixa. Urn "ser" homeotermico
responde a perda de calor corn a geracao de mais calor interno, atraves da conversao de
alimentos e substancias quimicas em trabalho mecanico (ALVES FILHO, 1995).
E considerado hipertermia quando o recem-nascido apresenta temperatura corporea
superior a 37,5°C. 0 aumento da temperatura corporea decorre do aumento da producao
e/ou da diminuicao da perda de calor produzido (ALVES FILHO, 1995). A mortalidade
devido a hipertermia é alta e esta basicamente correlacionada corn molestia subjacente
(ORLAND & SALTMAN, 1988).
Quando a temperatura corp6rea ou retal esta abaixo de 35°C diz-se que existe
hipotermia. Esta resulta normalmente, em recall nascidos, da exposicao ao frio por

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vestuario ou aquecimento inadequados, bem como por disturbios metabolicos (ORLAND
& SALTMAN, 1988).
2.3 DEFINIcA0 DE TEMPERATURA NORMAL CORPOREA
Silverman e Agate em 1964 definiram temperatura do corpo do RN como urn valor
composto, na qual a medida retal contribui corn 60% e a da pele corn 40%. Isso nao é raid()
para acreditar que bebes tenham uma diferenca de temperatura em relacao a adultos. Se a
temperatura interna de um bebe esta entre 35,5 e 37,5°C, corn ±0.5°C de variacao, a
temperatura desse neonato pode ser considerada normal. Para prop6sitos praticos pode-se
confiar em urn tinico local de medida, geralmente externo. Como a temperatura corporea é
medida somente pelo balanco entre a producao de calor e a perda de calor, uma
temperatura corp6rea normal nao deve ser confundida corn uma taxa metabolica normal
(FANAROFF & MARTIN, 1992). Na Figura 1 estao representados alguns diagnosticos
clinicos de urn prematuro em tratamento no ambiente da incubadora neonatal. A ilustracao
mostra que o controle termico deve estar preparado para algumas condicoes anormais de
saiide do bebe, e que a melhor condicao de tratamento esta no projeto de urn equipamento
que venha indicar ou mesmo controlar a temperatura de acordo corn a condicao fisiologica
de cada recern-nascido.

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penla de calor
perda (le calor
semperda de calor
FRIO
QUENTE
T>37,5°C
penis de calor
NORMAL
35,5 .5 T 5.. 37,5° C
0
enla de calor
T < 35,5'C
perda de calor
OUENT E
T>37,5°C
N RR MA L
35,5 T 5 31,5°C
FRIO
T < 35,5"C
Figura 1 - 1) Febre causada pela eliminacao total das perdas de calor provenientes do
metabolismo minimo no bebe. 2) Temperatura normal quando as perdas de calor diminuem
e se igualam ao calor produzido pelo minimo metabolismo do bebe (condicOes termicas
neutras). 3) Hipotermia causada pela grande perda de calor do bebe que esta
temporariamente hipotermico (possui temperatura corporea abaixo dos indices normais). 4)
Febre quando as perdas de calor sao menores que o calor produzido pelo bebe
hipermetabolico (possui metabolismo acima da taxa de metabolismo normal). 5)
Temperatura normal quando as perdas de calor sao altas, mas, ao mesmo tempo iguais ao
calor produzido pelo bebe hipermetabolico. 6) Hipotermia causada por perda termica muito
grande que excede o calor produzido pelo bebe hipermetabolico (adaptada de FANAROFF
& MARTIN, 1992).

9
2.4 A FISICA DA TROCA DE CALOR
A temperatura de urn objeto é medida atraves do balanco entre o calor que entra e
sai do objeto. 0 calor pode ser perdido somente de uma substancia que esta quente para
uma mais fria. Urn bebe, portanto, perdera calor somente quando o ambiente que o rodeia é
mais frio que sua temperatura corporea. Bebes homeotermicos (aqueles que possuem
temperatura normal) possuem a sensacao de frio quando os receptores termicos na pele sao
estimulados. 0 rosto é particularmente sensivel, e sempre que o corpo do neonato esta
quente, o resfriamento da face pode causar aumento significativo na taxa metabolica.
Reciprocamente, esquentando a superficie facial quando o corpo esta frio, suprime-se
homeotermicamente a inducao de urn hipermetabolismo (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Um bebe pode limitar sua perda de calor mudando a postura do corpo, reduzindo a
superficie da pele exposta ao ambiente. Essa capacidade fica comprometida quando se trata
de bebes prematuros, inconscientes, sedados e fisicamente debilitados. A taxa de perda de
calor é diretamente proporcional a magnitude da diferenca entre a temperatura da pele do
bebe e a temperatura ambiente. Essa proporcionalidade pode ser expressa
matematicamente pela introducao de uma constante chamada de coeficiente de
transferencia termica (h), a qual depende do tipo de material que transfere o calor, obtendose
(FANAROFF & MARTIN, 1992):
Perda de Calor = h (Temp. da pele — Temp. ambiente) area da super -116e exposta (2.1)
A equacao (2.1) mostra que a area da superficie exposta de um neonato é critica ao
se calcular a perda de calor. Um neonato corn fraldas, por exemplo, tern menos area
exposta que um bebe descoberto. 0 coeficiente de transferencia termica descreve a taxa na
qual o calor sai da superficie do corpo. Esta relacionado corn a forma e a area do corpo
pelas quais o ar circula, bem como o tipo de roupa que envolve o bebe, absorvendo e/ou
refletindo energia radiante.
A perda de calor tambem é modificada pela condutancia termica de urn neonato.
Esta e calculada sabendo-se a diferenca entre a temperatura do centro do corpo do neonato
e a temperatura de pele, multiplicada pelo coeficiente termico (h) que descreve a
velocidade corn que o calor e transferido do interior para o exterior do corpo. Esse

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coeficiente varia de acordo corn o tipo de corpo, dimensoes fisicas, fluxo sanguine° na pele
e estrutura vascular. A diferenca entre a forma, tipos e tamanho do corpo resultam em
condicoes termicas e coeficientes de transferencia maiores que em adultos. Por causa dessa
diferenca nos coeficientes, neonatos perdem mail calor que adultos quando colocados em
ambientes identicos (FANAROFF & MARTIN, 1992).
2.5 TERMORREGULAcA0 OU CONTROLE TERMICO
A producao de calor em adultos é realizada pela atividade metabolica e pela
atividade muscular (tremor de frio). Apesar das variacoes de temperatura ambiente, o ser
humano tende a manter constante sua temperatura corporea entre 36,6 e 37,2°C
(CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
Durante a vida fetal, os mecanismos maternos sao responsaveis pela manutencao da
temperatura corporea estavel do bebe. Entretanto, logo apps o parto, o recern-nato precisa
adaptar-se atraves do mecanismo metabolic° para produzir calor de forma autonoma, ja
que sua atividade muscular esqueletica ainda nao é capaz de ser exercida plenamente
(tremores de frio) (CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
Os recem-nascidos a termo apresentam urn dep6sito gorduroso abaixo da pele que é
altamente especializado como fonte primaria de termogenese (atividade metabolica corn a
finalidade de produzir calor), seja por via metabolica, ou por inervacao do sistema
simpatico, e tambem por possuirem uma rica rede vascular. Se o bebe estiver exposto a urn
ambiente frio (estresse pelo frio), ocorre um aumento da producao de noradrenalina nas
glandulas supra-renais que vao agir diretamente nos dep6sitos de gordura estimulando a
lipolise para gerar energia (CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
2.6 PROBLEMAS DE TERMORREGULA00 EM PREMATUROS
A maioria dos bebes é capaz de gerar uma quantidade de calor adequada, mantendo
a temperatura sem sacrificar suas calorias. Bebes prematuros, entretanto, tem problemas

11
especiais que os colocam em desvantagem quanto a manutencao da temperatura corporea.
Sao eles:
Superficie cutanea comparativamente maior em relacdo ao peso do bebe (baixo
peso);
- Menor quantidade de tecido subcutaneo (tecido gorduroso); o que reduz tanto o
isolamento termico do bebe com o meio, como a disponibilidade calorica;
- 0 bebe prematuro é incapaz de absorver a quantidade de calorias necessarias para
seu metabolismo e termorregulacao atraves de sua alimentacdo nos primeiros dias
de vida;
Portanto, o bebe prematuro apresenta varios fatores que elevam seu risco de
desenvolver hipotermia. Consequentemente, aumentam os riscos de mortalidade e
morbidade neonatal pela perda calorica causada pelo frio. 0 resultado é urn maior consumo
de oxigenio e perda de peso, razdo pela qual todo recem-nato deve ser mantido em
incubadoras para que sua temperatura corporea se mantenha estavel (CLONERTY &
STARK, 1993).
2.7 PERIGOS ASSOCIADOS AOS METODOS DE CONTROLE DE
TEMPERATURA
Uma abordagem bem diferente para tratar o neonato no ambiente termico neutro é o
equipamento que controla o aquecimento do ambiente de forma automatica, tambem
chamado de servocontrole. Ajustado para manter estavel a temperatura da incubadora de
acordo corn a temperatura medida no neonato, esse tipo de controle é considerado essencial
ao tratamento do RN. Porem existem alguns cuidados em relacao a possiveis
anormalidades de saude existentes no paciente, o que pode tornar o mecanismo de
servocontrole potencialmente perigoso para o RN.

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2.7.1 HIPERTERMIA
A hipertermia desenvolve-se mais rapidamente no neonato que no adulto. 0
neonato tern menor capacidade de armazenar calor por causa da temperatura mais elevada
do revestimento corporal em relacao ao ambiente e a maior relacao superficie/volume.
Assim, o sistema termorregulador do RN homeotermico ajusta-se e equilibra a sua
producao, o fluxo sanguine° cutaneo, a sudorese e a respiracao, de tal modo que a
temperatura corporal permanece constante dentro da faixa de controle da temperatura
ambiente (FANAROFF & KLAUS, 1995).
Uma incubadora servocontrolada, corn ajuste automatic° da temperatura, pode
gerar excesso de calor e causar grave hipertermia, particularmente no caso onde os
sensores de temperatura se desprendam da pele do bebe. Os alarmes de temperatura
tambem estao sujeitos a falhas eletricas ou mecanicas. Cada 1°C de elevacao na
temperatura corp6rea corresponde a elevacao de 10% do metabolismo energetic°
(CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
2.7.2 INFECOES NAO -DETECTADAS
As incubadoras corn controle automatic° de temperatura podem mascarar a
hipotermia e a hipertermia associada a urn quadro infeccioso. E muito importante manter
os registros da temperatura corp6rea e da temperatura ambiente na qual o neonato esta
exposto, varias vezes ao dia, para a deteccao precoce de provavel infeccao (CLONERTY
& STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
2.7.3 DESIDRATAck 0
0 aquecimento por radiacao provoca urn sensfvel aumento na perda d'agua. Essa
perda se faz normalmente pelo processo de evaporacao constante da pele e pelo pulmao
atraves da respiracao (CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).

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2.8 MEDIDAS DE TEMPERATURA INTERNA DO CORPO
Embora as temperaturas do esofago e da membrana do timpano tenham sido
utilizadas em alguns estudos de fisiologia, e mais facil e tradicional, na pratica medica,
medir a temperatura retal do recern-nascido (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Medindo a temperatura retal de neonatos, a profundidade da insercao do
term6metro é bastante importante. Karlberg escreveu que a diferenca entre a temperatura
retal medida corn urn termistor inserido a 1 cm, ou inserido a 5 cm no reto do bebe, causa
uma diferenca de temperatura de 1,5°C. Para comprovar essa diferenca, sucessivas leituras
devem ser tomadas na mesma profundidade retal. Os termometros utilizados para a
medicḏo de temperatura em bebes devem ter exatidao ideal de ±0,1 °C e possuir faixa de
operacao de 33 a 40°C (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Alguns anos apps esta constatacao foram descritos os perigos de perfuracao no reto
pelo use de termometros retais. Assim, medidas de temperatura axilares foram sugeridas.
Embora as temperaturas axilares variem em comparacao a temperatura retal, Torrance e
Mayfield, entre outros, demonstraram que se houver cuidado ao colocar o termometro
firmemente na axila corn o bravo do bebe em cima do proprio corpo, a temperatura medida
possui precisao e confiabilidade compativeis, contanto que o periodo da aquisicao seja
suficiente para atender o tempo de resposta do sensor (FANAROFF & MARTIN, 1992).
2.9 MEDIDA DA TEMPERATURA DA PELE
A temperatura da pele é usualmente medida por termopares ou termistores fixos na
mesma. Esses transdutores sao tridimensionais, ou seja, medem a temperatura nas
superficies de topo, fundo e nas laterais. A varidvel é tambem afetada pela temperatura na
fiacao utilizada para conectd-lo ao circuito eletronico responsdvel pelo tratamento e
indicacao da temperatura. Nas incubadoras mais modernas existem sensores que medem a
temperatura de pele e a temperatura interna do ambiente que acolhe o neonato
(FANAROFF & MARTIN, 1992).

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A medida adquirida no sensor de temperatura de pele é funcao da construe -do,
isolamento, localizacao e do modo de fixacao do sensor na pele, porque dependendo da
compressao dos vasos perifericos ao sensor pode causar distorcao do valor verdadeiro
(FANAROFF & MARTIN, 1992).
Essas variacoes dificultam a interpretacao de uma simples medida de temperatura
da pele. Tern sido sugerido que, quando existir somente a medida da temperatura da pele, o
sensor seja fixado acima do figado ou entre o umbigo e o pubis. No cenario clinico,
entretanto, os locais de tomada da temperatura algumas vezes devem ser mudados para
evitar irritacoes pelo material sintetico utilizado na fabricacao desse tipo de acessorio. De
qualquer forma, existem alguns locais do corpo onde nao é aconselhada a fixacao dos
sensores. As regioes do corpo menos vascularizadas, protuberancias &seas e extremidades
sao locais menos favoraveis a fixacao. Evitam-se locais como a regiao escapular, onde ha
deposito de gordura. Deve-se evitar tambem a fixacao do sensor perto de urn local que
produza calor subcutaneo. As regioes do corpo que estej am contundidas ou queimadas
tambem constituem urn local para medida falsa de temperatura Alan disso, a rotacao do
bebe em diversas posicoes requer a alteracao dos locais de fixacao do sensor para que os
bebes nao cubram o sensor e provoquem a medida da temperatura do colchao ao inves da
pele (FANAROFF & MARTIN, 1992).
2.10 MECANISMOS DE PERDA DE CALOR
0 ambiente no qual um objeto se encontra é definido como tudo aquilo que o
circunda. Os componentes do ambiente podem ser colocados em discussao por quatro
simples mecanismos que fazem o corpo perder calor: conducao, conveccao, radiacao e
evaporacao (FANAROFF & MARTIN, 1992).
0 bebe prematuro deve ser urn objeto de analise para a perda termica porque seu
organismo difere dos adultos da mesma especie. A temperatura interna dos prematuros se
aproxima da temperatura ambiente porque eles tern, comparativamente, uma grande
superficie corporea, pouco panlculo adiposo (baixa quantidade de gordura), glandulas
sudoriparas pouco desenvolvidas e vasos sanguineos superficiais abundantes. Prematuros
colocados em uma incubadora neonatal comum tern como principal fonte de aquecimento

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o calor por conveccao (excetuando-se as incubadoras aquecidas por irradiacao) e sua maior
perda termica para o ambiente é por irradiacao (MANSUBI, 1977).
A Figura 2 mostra as diferentes trocas termicas possiveis de ocorrer entre o bebe e
o ambiente em diversas condicoes.
Figura 2 - Conducao logica para o desenvolvimento de uma incubadora aquecida por fluxo
de ar quente, servocontrolada pela temperatura da pele. 1) Urn bebe desprotegido perde
calor atraves da pele por conducao, conveccao, evaporacao e irradiacao. 2) 0 calor gerado
por irradiacao elimina as perdas por irradiacdo e conveccao, mas ndo as causadas pela
evaporacao. 3) uma incubadora aquecida por conveccao sem umidificacao elimina as
perdas por conveccao e conducao, mas nao as causadas por irradiacao e evaporacao. 4)
Uma incubadora dotada de aquecimento por conveccao e unidade de umidificacao elimina
os maiores fatores de perda termica, exceto as perdas por irradiacao. 5) Utilizando urn
aquecedor por irradiacao combinado a uma incubadora dotada de umidificador e ventilada
por conveccdo, sao eliminadas todas as fontes de perda de calor pela pele do neonato. 6) A
temperatura normal da pele do bebe pode ser conseguida adicionando um controlador a

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incubadora para que a potencia seja entregue ao aquecedor por irradiacao sempre que a
temperatura da pele caia abaixo do valor instantaneo medido (adaptada de FANAROFF &
MARTIN, 1992).
2.10.1 PERDAS DE CALOR POR CONDUcAO
Conducao é um termo que descreve a transferencia de calor atraves do contato,
com temperaturas diferentes. Em circunstancias ordinarias, perdas de calor por conducao
podem ser mantidas no minimo assegurando que urn neonato esteja em urn leito aquecido,
composto de urn material de baixa condutividade. Se o colchao e as roupas estdo a mesma
temperatura que a pele do bebe, nao existe ganho ou perda de calor por conducao. Se, por
exemplo, o bebe é colocado sobre uma mesa fria, esta perda termica pode ser elevada. De
forma reciproca, se for colocado sobre uma bolsa de agua quente, ha ganho de calor em
uma taxa diretamente proporcional a diferenca de temperatura entre a fonte de conducdo de
calor e a pele (FANAROFF & MARTIN, 1992).
A perda de calor por conducao em incubadoras neonatais, em condicOes normais de
utilizacao, é minima em funcao do material utilizado no colchdo possuir baixa
condutividade de calor (CLONERTY & STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
2.10.2 PERDAS DE CALOR POR CONVECc A o
A conveccdo pode ser vista como um subconjunto da troca de calor por conducao,
referindo-se ao calor trocado entre dois corpos, sendo urn deles solido e o outro liquido ou
gasoso. Como os gases ou liquidos ficam menos densos a medida que a temperatura
aumenta, estes normalmente sobem transportando calor ao corpo solid°. 0 efeito da
conveccdo nas incubadoras neonatais é quantificado pela simples medida da temperatura
do ar. As perdas de calor por conveccdo, entretanto, nao so aumentam quando o ar esfria,
mas quando o fluxo de ar tambem aumenta (CLONERTY & STARK, 1993;
MARCONDES, 1987).

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A temperatura do ar proxima a pele do bebe deve ser a temperatura representada no
sensor. A medida da temperatura do ar em qualquer outra parte da incubadora podera
introduzir um erro que pode ser superior a 10°C. Algumas vezes é necessario monitorar a
temperatura do ar em mnitiplos locais para determinar a perda termica que o neonato pode
sofrer. Tradicionalmente, perdas por conveccao sao somente consideradas como uma
transferencia termica da pele para o ar circulante ao redor do neonato, mas devem ser
consideradas tambem as trocas termicas existentes entre o sistema respiratorio e os gases
frios que entram atraves de urn equipamento de respiracao artificial (CLONERTY &
STARK, 1993; MARCONDES, 1987).
2.10.3 PERDAS DE CALOR POR RADIA00
Perda de calor por radiacao é a perda de calor de um objeto mais quente para um
objeto mais frio sem que exista contato entre eles. Os objetos podem ser caracterizados por
sua capacidade de absorver ou emitir energia na faixa do infraverrnelho do espectro
eletromagnetico. 0 grau no qual os raios infravermelhos sao emitidos ou absorvidos é
chamado de emissividade do objeto e varia de 0 (zero) quando a substancia (prata, por
exemplo) possui reflexao perfeita, ate 1 (urn) para uma substancia (carvao, por exemplo)
que absorve e/ou transmite toda a energia recebida ou produzida, respectivamente. A pele
humana é mais parecida corn o carvao que a prata. Para propositos praticos é considerada a
emissividade igual a 1. A emissividade de um corpo esta mais relacionada corn a umidade,
textura e porosidade de urn tecido que corn sua cor (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Paredes, janelas, cadeiras, lampadas e humanos adultos sao exemplos de superficies
que trocam calor por radiacao corn os bebes. Este caminho da troca de calor é
essencialmente independente de todas as outras rotas. Assim, um bebe dentro de uma
incubadora corn o ar aquecido pode sentir frio se as paredes estiverem frias e pode sentir
calor se as paredes estiverem quentes, mesmo que exista urn fluxo de ar frio do ventilador
(FANAROFF & MARTIN, 1992).
Como a temperatura das paredes plasticas nao pode ser controlada, a perda de calor
radiante para a parede da incubadora é variavel. A perda termica nas paredes é urn fator
agravante no tratamento de urn neonato doente. 0 neonato podera perder calor para a

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parede do equipamento. Desse modo aumenta o consumo de oxigenio e calorias no esforco
em se manter aquecido. A solucao para esse problema é a utilizacao de incubadoras corn
paredes duplas (FANAROFF & KLAUS, 1995).
Pelo efeito da radiacao chamado "Greenhouse", ou Efeito Estufa, urn bebe em uma
incubadora pode vir a sentir muito calor. 0 acrilico ou plastic° utilizado na construcao de
incubadoras comporta-se como o vidro em uma estufa de jardim. Qualquer luz corn
pequenos comprimentos de onda passam facilmente. Na absorcao desse tipo de onda
eletromagnetica pelas plantas ou objetos contidos na estufa, ha perda de energia e
retransmissao de novos raios eletromagneticos corn comprimento de onda maior. Por sua
vez, esses raios nao passam pelo acrilico, sendo absorvidos ou retransmitidos aquecendo a
superficie e o ar da incubadora. Esse processo aumenta significativamente o calor no
interior do compartimento (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Apesar de proibido em normas e manuais do usuario, é comum encontrar
incubadoras proximas a janelas. Neste caso, o mesmo bebe pode desenvolver uma febre
pela manha quando o sol incidente provocar o efeito estufa e sentir frio quando a noite
chegar (FANAROFF & MARTIN, 1992).
2.10.4 PERDAS DE CALOR POR EVAPORAcAO
Todo mililitro de agua que evapora arrasta 0,58 calorias do corpo. Entao,
teoricamente, é possivel utilizar um instrumento que mega a perda de massa do corpo e
atribua uma perda de calor dada a esse mecanismo de troca termica. A medida continua e
precisa da perda de massa é dificil de obter (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Para compreender a perda de calor por evaporacao deve-se observar a distincao que
existe entre umidade e pressao de vapor. A pressao de vapor d'agua é a pressao
atmosferica especifica do vapor em uma dada temperatura na qual agua existe no estado
liquid° e gasoso. Quando a pressao parcial (pressao da agua aquecida enquanto ainda nao
ha formacao de vapor) se iguala a pressao de vapor, o vapor é dito saturado. Se a pressao
parcial e menor, o vapor é nao saturado. A umidade relativa, entao, é a percentagem

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expressa do grau de saturacao e pode ser calculada utilizando a seguinte relacao
(FANAROFF & MARTIN, 1992):
Umidade Relativa (100%) = 100*Pressao parcial de vapor d'agua (2.2)
Pressao de vapor a mesma temperatura
Assim, a perda de calor por evaporacao é o resultado da diferenca entre a pressao
parcial de vapor d'agua em torno do limite das proximidades do corpo do bebe e a pressao
de vapor d' agua no compartimento do RN (FANAROFF, MARTIN, 1992).
2.11 AMBIENTE TERMICO NEUTRO
A perda de calor pode ser minimizada mantendo a crianca em urn ambiente termico
neutro. Define-se como ambiente termico neutro aquelas condicoes termicas nas quais a
producao de calor e o consumo de oxigenio sao minimos, mantendo sua temperatura dentro
da faixa de normalidade. Dentro de certos limites, é a menor temperatura para a qual ha
uma resposta metabolica adequada para repor as perdas de calor. Acima desses limites,
verifica-se urn aumento na temperatura corporal e, assim, inevitavelmente, na taxa
metabolica. A faixa de temperatura neutra representa a faixa de minimo gasto caloric() para
o RN (SEGRE, 1985) .
Na Tabela 1 estao descritas as recomendacoes da Academia Americana de
Pediatria, em relacao a temperatura a ser mantida em incubadoras neonatais, conforme a
idade.

20
Tabela 1 - Temperatura da incubadora conforme a idade e o peso (American Academy of
Pediatrics) (adaptada de SEGRE, 1985).
Peso de
Nascimento
Abaixo de 1500g
1501 a 2500g
Acima de 36 semanas
de gestacao e 2500g
Idade °C °C °C
Media Variacao Media Variacdo Media Variacao
1 dia 34,3 0,4 33,4 0,6 33,0 1,0
2 dias 33,7 0,5 32,7 0,9 32,4 1,3
3 dias 33,5 0,5 32,4 0,9 31,9 1,3
4 dias 33,5 0,5 32,3 0,9 31,5 1,3
5 dias 33,5 0,5 32,2 0,9 31,2 1,3
6 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 30,9 1,3
7 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 30,8 1,4
8 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 30,6 1,4
9 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 30,4 1,4
10 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 30,2 1,5
11 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 29,9 1,5
12 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 29,5 1,6
13 dias 33,5 0,5 32,1 0,9 29,2 1,6
14 dias 33,4 0,6 32,1 0,9
15 dias 33,3 0,7 32,0 0,9
r semana 32,9 0,8 31,7 1,1
5' semana 32,1 0,7 31,1 1.1
6' semana 31,8 0,6 30,6 1,1
7' semana 31,1 0,6 30,1 1,1
Tal tabela foi elaborada para facilitar o manuseio de urn recem-nascido de varios
pesos e idades gestacionais nas temperatures ideais. De urn modo geral, os RN menores em
cada categoria de peso requerem temperatura superior na faixa de variacao termica. Quanto
menor a idade do RN, mais elevada a temperatura que necessita (SEGRE, 1985).

21
2.12 INFLUENCIA DE OUTROS FATORES FiSICOS NO CONFORTO E BEM-
ESTAR DO BEBE
Historicamente, tern-se dispensado maior atencao aos aspectos termicos e
bacteriologicos do ambiente. Entretanto, vem surgindo urn acervo de estudos sugestivos de
que os aspectos sensoriais podem ser alterados de acordo corn outras variacoes fisicas, luz
e som por exemplo, no qual o neonato esta exposto (FANAROFF & KLAUS, 1995). A
parte mais importante na analise do ambiente que envolve o bebe é definir quais os
resultados ou efeitos tardios no desenvolvimento da crianca.
2.12.1 SOM
0 ruido excessivo pode lesar as delicadas estruturas auditivas e tambem produzir
reacoes fisiologicas e comportamentais nocivas. Em adultos, conhecem-se casos de perda
de audicao associados a exposicao aos sons superiores a 80 decibels (dB) (FANAROFF &
KLAUS, 1995).
A exposicao em Mveis de ruido aberrantes na UTI neonatal pode causar dano
sensorio-neural, provocar estresse e contribuir para o processamento de disttirbios de
linguagem ou auditivos no RN. Schulte e colegas relataram uma perda de 12% da audicao
em urn acompanhamento de criancas prematuras. Dano as celulas mais externas do alio da
coclea de porquinho-da-India recern-nascido foi relatado depois da exposicao a barulho de
intensidade e freqiiencia similares aos encontrados na UTI neonatal. Esses pesquisadores
nao encontraram correlacao entre a perda de audicao e duracdo de exposicao ao ruido da
incubadora (AVERY, 1984).
Os motores dos ventiladores utilizados em incubadoras neonatais geram um ruido
medio de 55 a 60 dB. Os equipamentos (por exemplo, tubo de urn ventilador para
aspiracdo dentro da incubadora, bem como o fechamento de portinholas e caixilhos de
armazenagem no fundo) e a atividade em volta da incubadora (barulho da conversa na
equipe de enfermagem, dos radios e monitores, dos sistemas de chamada e outros
equipamentos) adicionam de 10 a 40 dB a este nivel basic° de ruido. Isso sem contar o fato
do alarme sonoro poder estar disparado, o que pode contabilizar urn nivel de ruido acima

22
de 80 dB (FANAROFF & KLAUS, 1995). Urn cuidado especial quanto aos alarmes
sonoros que envolvem equipamentos biomedicos, em especial as incubadoras neonatais,
esta no fato de possuirem niveis minimos e maximos. Por exemplo, a norma tecnica NBR-
IEC-601-2-19 estabelece urn nivel de ruido maximo de 60 dB dentro do compartimento do
RN quando o alarme sonoro nao estiver disparado e urn maxim° de 80 dB no interior do
mesmo compartimento quando o alarme estiver soando. No lado de fora da incubadora, no
entanto, o alarme deve soar em urn nivel sonoro minim° de 65 dB a 3 metros de distancia
do equipamento para que o alarme seja reconhecido pela equipe clinica a
A A.A.P. (American Academy of Pediatrics), atraves do Committee on
Environmental Hazards, tern recomendado que esforcos sejam direcionados para a reducao
dos já conhecidos altos niveis de ruido em bercarios. 0 padrao industrial permitido de 90
dB por 8 horas diarias para exposicao de profissionais é generoso demais quando se
estabelece esse criterio para bebes. Animais jovens sofrem danos auditivos em menores
niveis sonoros que adultos da mesma especie (FANAROFF & MARTIN, 1992).
Sons ou ruidos, especialmente os ruidos intermitentes, podem causar no bebe uma
resposta agressiva. 0 bercario e urn local barulhento e a recomendacdo da A.A.P. e reduzir
esse nivel abaixo de 70 dB. 0 ruido de fundo e o intermitente podem ser reduzidos
simplesmente pedindo a equipe responsavel pelo ambiente que reduza a conversa como
primeiro passo para combater esse mal. E procedente tambem perguntar se todos os
alarmes de monitores cardiacos, por exemplo, sao realmente necessarios (FANAROFF &
MARTIN, 1992).
2.12.2 LUZES
Embora a exposicao constante a luz nas UTI's de adultos possa resultar em
desconforto do paciente, seu efeito sobre os pequenos neonatos so recentemente foi
estudado. Na Inglaterra, neonatos prematuros sadios foram separados ao acaso em ciclos
de dia e de noite ou para as condicoes padronizadas de bercario, por exemplo, luz intensa
durante 24 horas por dia. As diferencas foram notadas apps 2 a 3 semanas. Os neonatos
submetidos a luz cfclica mostraram aumento de peso muito maior, apesar de menos
alimentacdo e corn uma media de mais de 2 horas de sono a cada period() de 24 horas. Por

23
isso, os bercarios devem considerar a possibilidade de estabelecer periodos de ciclos de luz
para ajudar os neonatos a estabelecerem a regulacao de periodos sono/alerta (FANAROFF
& KLAUS, 1995).
Corn raras excecoes, a iluminacdo em bercarios, as cores utilizadas nas decoracoes
das paredes sao exemplos de fatores ambientais projetados de forma impr6pria ao cuidado
de criancas. A alta intensidade da luz ambiente pode causar dano a retina em animais
recem-nascidos (FANAROFF & MARTIN, 1992).

CAPITULO 3
A CERTIFICAcAO DO EQUIPAMENTO ELETROMEDICO:
INCUBADORA NEONATAL
3.1 INTRODUcA0
Esse capitulo identifica as medidas e portarias emitidas pelo Ministerio da Salide
que permitem a comercializacao somente dos equipamentos eletromedicos corn
certificacdo por Orgaos competentes. Como este trabalho busca a certificacao do
equipamento desenvolvido, sera° apresentados os itens essenciais ao desenvolvimento da
parte eletronica de acordo corn a norma tecnica NBR-IEC-601-2-19 - Equipamento
eletromedico Parte 2: Prescricoes particulares para seguranca de incubadoras neonatais
para recem-nascidos.
Para melhor entendimento dos requisitos descritos na referida norma tecnica,
apresenta-se o principio basic° de funcionamento da incubadora neonatal, tomando-se
como exemplo os recursos disponlveis no equipamento neonatal atualmente produzido pela
empresa KSS, modelo RNP225, o qual nao esta em conformidade corn a norma
apresentada e, portanto, devera ser reprojetado.
3.2 0 PROCESSO DE CERTIFICAcAO PARA EQUIPAMENTOS
ELETROMEDICOS
Equipamento eletromedico é urn equipamento eletrico dotado de nao mais que urn
recurso de conexao a uma determinada rede de alimentacao eletrica e destinado a
diagnostic°, tratamento ou monitoracao do paciente, sob supervisdo medica, que estabelece
contato fisico ou eletrico corn o paciente e/ou fornece energia para o paciente ou recebe a
que dele provem e/ou detecta esta transferencia de energia (INMETRO, 1998).
0 mercado nacional disponibiliza para a venda diversas marcas e modelos de
incubadoras para recem-nascidos. 0 preco d variavel dependendo da qualidade e os

25
recursos existentes no equipamento, podendo variar livremente entre modelos similares de
diferentes fabricantes.
0 Ministerio da Satide, atraves da Ag8ncia Nacional de Vigilancia Sanitaria, na
resolucao N° 444, de 31 de agosto de 1999, estabelece as regras para a producao e venda
dos equipamentos eletromedicos. Alguns artigos da medida sao transcritos literalmente a
seguir (D.O.U., 1999):
"Art. 1° Adotar a norma tecnica brasileira NBR IEC 60601.1: Equipamento
Eletromedico. Parte 1: Prescricoes Gerais para Seguranca e normas tecnicas particulares da
serie NBR IEC 60601.2."
"Art. 2° 0 fornecedor de equipamento eletromedico devera apresentar, para fins do
registro de seu produto na Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria, copia do certificado
de conformidade emitido por organismo de certificacao de produto, credenciado no ambito
do Sistema Brasileiro de Certificacao SBC, ou Relatorio para Analise da Qualidade e da
Certificacao do Equipamento - RAQCE, emitido por este organismo, e Declaracao do
Fornecedor, conforme modelo dos Anexos I e II desta portaria."
"Art. 9° 0 fornecedor de equipamento eletromedico que tiver a autorizacao de
modelo vencida ou revogada ou seu certificado de conformidade suspenso ou revogado,
nao podera fabricar, comercializar ou distribuir o equipamento no mercado, estando sujeito
as sancoes previstas na legislacao sanitaria.".
A NBR IEC 60601.1, tambern chamada de Norma Geral (NBR IEC 601-1/1994),
possui os requisitos necessarios para a certificacao de equipamentos eletromedicos. A
incubadora neonatal, entretanto, é um equipamento que possui uma norma especifica e,
integrada a ela, estao t6picos da norma geral. A norma NBR IEC 601-2-19 Parte 2:
PrescricOes particulares para seguranca de incubadoras para recern-nascidos (RN). A
regulamentacao da norma IEC no Brasil veio corn o Projeto 03:062.04-008:1995, atraves
do CB-26: Comit'e Brasileiro Odonto-Medico-Hospitalar e o CE-26:002.04 — Comissao de
Estudo de Equipamentos Eletromedicos. A validade da norma é a partir de 30/05/1997 e
essa norma sera seguida para o projeto do equipamento neonatal (ABNT, 1997).

26
Segundo o INMETRO (Instituto Nacional de Normatizacao e Metrologia), a norma
NIE - DINQP (Diretoria de Normalizacao, Qualidade e Produtividade) - 068 , intitulada
"Regra Especifica para a Certificacao de Equipamentos Eletromedicos", é o padrao que
deve ser seguido pelos fabricantes dos equipamentos que desejam obter a certificacao. A
norma nao se restringe apenas aos ensaios de rotina no equipamento a ser certificado, mas
é avaliada tambern a empresa solicitante. Atraves do Anexo B - Requisitos para Avaliacao
do Controle de Qualidade da Fabrica, sao verificados alguns itens da NBR ISO 9001,
compativeis corn os itens das "Boas Praticas de Fabricacao de Produtos Medicos"
aprovados pela Resolucao MERCOSUL N° 04/95 (INMETRO, 1998).
Todo fornecedor de equipamentos eletromedicos, enquadrado na portaria do
Ministerio da Sande N°2663, deve solicitar a licenca para uso da Marca de Conformidade.
A responsabilidade pelo uso da Marca de Conformidade é do fornecedor licenciado, nao
podendo ser transferida para o OCP (Organismo de Certificacao de Produto, credenciado
pelo INMETRO) e/ou INMETRO. A licenca para o uso da Marca de Conformidade nao
substitui as exigencias previstas na legislacao brasileira. 0 fornecedor tem
responsabilidade tecnica, civil e criminal referente aos seus produtos, bem como a todos os
documentos referentes a certificacao. 0 fornecedor deve comprometer-se a (INMETRO,
1998):
a) aceitar todas as condicoes que constam na norma NIE- DINQP-068, assim como
aquelas contidas nas normas tecnicas aplicaveis aos produtos;
b) reservar a identificacao para o produto que conste na solicitacao;
c) aceitar as decisoes tomadas na aplicacao da norma NIE- DINQP-068, nas
condicoes estabelecidas para cada caso;
d) facilitar aos inspetores e auditores todos os meios necessarios para realizar os
controles definitivos da norma NIE- DINQP-068;
e) abster-se de colocar a Marca de Conformidade em lote que nao atenda os
requisitos da norma NIE- DINQP-068 ou das normas tecnicas aplicaveis;
f) verificar e assegurar a conformidade dos produtos corn as normas tecnicas
aplicaveis e corn os requisitos da norma NIE- DINQP-068. Alern disto, deve
exercer urn controle de tal forma que a Marca de Conformidade seja aplicada
exclusivamente nos produtos que estejam em conformidade;

27
g) manter o registro de resultados e de reclamacoes de seus clientes, assim como as
noes corretivas implementadas. Estes registros devem estar permanentemente a
disposicao do OCP, para avaliacao do fornecedor.
i) colocar obrigatoriamente a Marca de Conformidade nos produtos para os quais
ela foi concedida, e somente neles, nas condicoes estabelecidas na norma NIE-
DINQP-068;
j) realizar os controle e ensaios correspondentes, definidos na norma NIE- DINQP-
068;
k) submeter previamente ao OCP qualquer modificacao que pretenda fazer no
produto ao qual foi concedida a licenca, inclusive designacoes comerciais;
I) submeter ao OCP todos os documentos onde figura a Marca de Conformidade;
m) fazer uso da Marca de Conformidade somente em documentos que facam
referencia aos produtos certificados, sem deixar duvidas quanto aos modelos
certificados e os nao certificados.
A administracao da licenca para o uso da Marca de Conformidade compreende as
seguintes etapas (INMETRO, 1998):
a) analise pelo OCP, da solicitacao do fornecedor para obtencao da licenca para o
uso da Marca de Conformidade;
b) analise da documentacao do fornecedor;
c) auditoria no fornecedor
d) ensaios de rotina, conforme Anexo A (NBR 601-1/1994 norma geral para
ensaios de equipamentos eletromedicos e a NBR IEC 601-2-19);
e) apreciacao do processo na Comissao de Certificacao;
f) assinatura do contrato objeto de licenca;
g) emissao da licenca para o uso da Marca de Qualidade;
h) supervisdo e controle do licenciamento;
i) ensaios de tipo a cada 5 anos.
A identificaclio da Certificacao no ambito do SBC (Sistema Brasileiro de
Certificacao) para equipamentos medicos esta estabelecida na NIE-DINQP-034, em
conformidade com a Resolucao do CONMETRO (Conselho Nacional de Metrologia,
Normalizacao e Qualidade Industrial) N° 02 de 11/12/1997, publicada no DOU em

28
10/03/1998. 0 OCP deve assegurar-se que a posicao da Marca de Conformidade seja feita
de forma indelevel e visivel bem como da possibilidade dos equipamentos eletromedicos
serem rastreados por numeracao seqiiencial ou outra forma deliberada pelo OCP em
comum acordo corn o fornecedor (INMETRO, 1998).
Cumpridos todos os requisitos exigidos na norma NIE-DINQP-068, o OCP
apresenta o processo contendo o relatorio de auditoria e os relatorios de ensaios
Comissao de Certificacao do OCP. E de competencia exclusiva da Comissao de
Certificacao do OCP a aprovacao do processo para concessao da licenca para o uso da
Marca de Conformidade. Aprovado o processo, o OCP comunica ao fornecedor o mimero
de sua licenca. Em caso de nao aprovacao, o OCP encaminha ao fornecedor o parecer da
Comissao de Certificacao do OCP. A Iicenca para o uso da Marca de Conformidade deve
ser concedida ap6s a assinatura do contrato firmado entre o OCP e o fornecedor
(INMETRO, 1998).
A manutencao do processo de avaliacao do fornecedor e da certificacao do produto
e periodica, devendo ser realizada, pelo menos, uma vez a cada 12 (doze) meses. Se o
fabricante mantem certificacao de sistema da qualidade, no ambito do SBC, de acordo corn
a serie ISO 9000, o OCP deve considerar esta certificacao nesta avaliacao periodica, deste
que atendidas as normas gerais e especificas do equipamento analisado (NBR 601-1/1994 e
NBR IEC 601-2-19) (INMETRO, 1998).
0 laboratorio credenciado para o ensaio de certificacao é de livre escolha do
fabricante do equipamento. 0 laboratorio nao pode divulgar os resultados dos ensaios,
devendo encaminha-lo em carater reservado ao OCP. A pedido do fornecedor, pode ser
realizada uma verificacao inicial da conformidade as normas tecnicas aplicaveis atraves de
ensaios em protOtipos. Quando os ensaios forem realizados em prototipo e este for
aprovado, os resultados iniciais deverao ser confirmados na avaliacao do controle de
qualidade, desde que o produto nao tenha recebido modificacoes tecnicas (INMETRO,
1998).
Alguns laboratorios para ensaio em equipamentos eletromedicos no Brasil estao
listados no Anexo I.

29
3.3 0 FUNCIONAMENTO DE UMA INCUBADORA NEONATAL
Conforme apresentado, a incubadora para recem-nascidos é urn ambiente fechado e
transparente, cuja finalidade é proporcionar uma condicao muito proxima do ideal,
evitando variacoes excessivas de temperatura e umidade relativa do ar (UR%) indesejaveis
para a recuperacao do neonato. A incubadora neonatal é utilizada principalmente para
tratamento de bebes prematuros porque estabelece urn ambiente fisico estavel a fim de
contribuir para seu desenvolvimento
A incubadora, entao, e urn equipamento eletromedico dotado de:
• Temperatura intern estavel
• Controle para ajustar a temperatura desejada
• Monitoracao da umidade relativa do ar
• Alarmes para seguranca do neonato
• Protecao contra eventuais falhas eletricas ou mecanicas
A Figura 3 ilustra de forma generica uma incubadora neonatal. Os recursos
existentes variam de acordo corn o modelo e o fabricante do produto.
SenSor
RN
Sensor do
compartimento
do RN
Corn partim ento
do RN
Sensor UR %
Paine) de
Contrale
Duto de
ar quanta
Rede Eletrica
127/220 V
-.01■■
-411.■
-411••■•
FIltro
F-1=3 Entrada de Ar
Reservatodo
D'agua
Resistencia de
aquecimento
Ventilador
Figura 3 - Desenho de uma incubadora neonatal generica (adaptado de FANAROFF &
MARTIN, 1992)

30
A rede eletrica de 127 ou 220 V alternada prove a corrente eletrica necessaria para
a alimentacao dos circuitos de controle e o aquecimento da resistencia eletrica. A
dissipacao de calor pelo efeito Joule (corrente eletrica circulando atraves de uma
resistencia eletrica) é quem proporciona o aquecimento do compartimento do RN. 0 ar
quente é transportando atraves de urn ventilador eletrico (consideracao feita para
incubadoras aquecidas por conveccao). Quanto maior a potencia dissipada na resistencia,
mais rapid° é o aquecimento da incubadora, e por conseguinte, mais rapid() o equipamento
estard disponivel para o servico. Ha uma restricao na norma NBR IEC 601-2-19 que a
maxima temperatura de contato em superficies metalicas esteja em 300°C (ABNT, 1997),
pois os produtos quirnicos utilizados na limpeza e desinfeccao de equipamentos
biornedicos podem sofrer pirolise quando expostos a altas temperaturas, liberando gases
t6xicos ao interior do compartimento do RN. Entdo urn cuidado especial deve ser tornado
na escolha da resistencia de aquecimento pois urn baixo valor ohmico proporciona urn
tempo menor de aquecimento e a conseguinte diminuicao do tempo de preparacao do
equipamento para o servico, porem ha riscos para o cumprimento da norma. Uma maneira
de tentar diminuir o tempo de aquecimento sem aumentar demais a temperatura em urn
ponto do equipamento, é a construe -do de um sistema de aquecimento chaveando
resistencias em paralelo e distribuindo o fluxo de ar de maneira uniforme entre as mesmas.
0 ar frio, proveniente do ambiente da UTIN, é filtrado para reter possiveis
particulas solidas. Uma vez aquecido, passa atraves de urn reservatorio d'agua e é insuflado
para circular no interior do compartimento do RN. A umidificacao é necessaria porque o ar
que atravessa a resistencia, durante o processo de aquecimento, perde grande parte de sua
umidade.
0 ar deve recircular dentro do compartimento do RN. A circulacao deve ser
eficiente para que a temperatura e a umidade relativa estejam homogeneas em todas as
regioes do compartimento. Nao ha risco de aquecimento excessivo no leito que acomoda o
bebe porque ha isolacao termica separando o compartimento do RN das demais partes da
incubadora.
Urn circuito eletronico permite o controle da quantidade de corrente eletrica que
circula na resistencia de aquecimento, de acordo corn a temperatura medida em urn dos
dois sensores (sensor do RN ou sensor do compartimento do RN), em relacao a

31
temperatura desejada, chamada de temperatura de controle, ou set-point (SP). Por
exemplo, o valor determinado para a temperatura de controle é de 36,5°C. Supondo que a
temperatura de referencia seja a temperatura do RN, indicando urn valor de 36°C no sensor
do RN. Isto significa que existe urn erro de -0,5°C, indicando para o circuito de controle a
necessidade de fornecer mais corrente a resistencia, aquecendo mais o ar do
compartimento do RN. Em situacao inversa, porem, temperatura de controle em 36,5°C e
temperatura no sensor do RN em 37,0°C, ha urn erro positivo de 0,5°C indicando que
houve um overshoot, ou excesso de temperatura no ambiente desej ado. Se estiver
ocorrendo urn erro entre a temperatura de controle e a de referencia (nesse caso a
temperatura do RN), maior ou igual a zero, imediatamente é cortada a corrente eletrica
para a resistencia de aquecimento, e aguarda-se que o compartimento resfrie naturalmente,
ja que nao existe sistema de refrigeracao na maioria das incubadoras.
A utilizacao de dois sensores de temperatura, o sensor do RN e o sensor do
compartimento do RN, nao tern finalidade exclusivamente redundante. A prescricao em
norma permite que existam duas alternativas para controle de temperatura. Quando a
temperatura de controle esta referenciada sobre o sensor do compartimento do RN,
significa que a incubadora esta no modo de operacao em ATC (Air Temperature Control).
tambern, a utilizacao do controle da temperatura pelo sensor de temperatura da pele, ou
sensor do RN, chamado de modo ITC (Infant Temperature Control) (ABNT, 1997). 0
modo padrao de utilizacao nas incubadoras é o ITC. A justificativa é que os bebes possuem
comportamentos fisiologicos variados, desenvolvendo temperaturas corporeas diferentes.
Como o controle esta referenciado ao RN, a resistencia de aquecimento vai gerar mais
calor se a temperatura do bebe estiver abaixo da temperatura de controle e vice-versa.
Supondo que o controle de temperatura esteja no modo ATC, a temperatura do
compartimento do RN estard sempre estavel, porque a referencia é a temperatura do
compartimento na qual o bebe esta imerso. Se o bebe desenvolver urn quadro clinico de
hipertermia, a temperatura do ambiente ao qual estard exposto, neste caso esta acima da
desejada, pois o ideal deveria ser uma temperatura menor que a ajustada para tentar reduzir
a temperatura do bebe. Analogia similar é utilizada se o bebe estiver desenvolvendo urn
quadro de hipotermia, onde o aquecimento pode estar abaixo das condicoes ideais aquela
situacao clinica.

32
0 modo de controle termico da incubadora ITC é o mais utilizado, porem o sensor
do RN possui uma maior fragilidade devido as pequenas dimensoes e ao intenso uso.
Como esta fixo ao corpo do neonato, pode romper pelo movimento brusco ou sofrer um
dano eletrico pela umidade no interior do encapsulamento. Como o controle termico
necessita de uma referencia de temperatura, quando detectada a falha no sensor de pele,
automaticamente o sensor de temperatura colocado no compartimento do RN assume a
referencia de temperatura na visao do set point e e indicado no painel o modo de operacao
em ATC.
Alern da temperatura, a medida da umidade relativa do ar (UR%) deve ser feita
para que o compartimento do RN esteja dentro de parametros adequados para o tratamento.
A incubadora possui urn sensor para a medida da UR%, porem a norma nao exige o
controle automatic° dessa variavel (talvez pela dificuldade de implementacao no
equipamento). Um controle manual pode ser executado pelo medico ou enfermeiro
responsavel, atraves da manipulacao de urn nebulizador agregado ao equipamento. As
incubadoras desenvolvidas antes da aplicacao da norma regulamentar para a
comercializacao utilizavam urn reservatorio interno contendo agua. 0 rigor no combate
infeccao hospitalar, pela dificuldade de limpeza e esterilizacao do reservatorio interno ao
equipamento desaconselha a utilizacao desse metodo para umidificar o compartimento do
RN.
Os sensores utilizados para medir as variaveis envolvidas, bem como o circuito que
as controla, nao podem ser considerados os de maior importancia em urn equipamento
eletromedico. Se, na aquisicao das variaveis ou no controle do processo existirem erros ou
falhas, o risco a vida do bebe é alto. Assim, ha necessidade de projetar alarmes e atuadores
para deteccao e protecao contra falhas. Os alarmes produzem urn efeito sonoro e visual
corn a finalidade de chamar a atencao do corpo clinic°. Lampadas e led's (diodos
emissores de luz) indicam a origem da falha no painel da incubadora. Uma campainha do
tipo buzzer, normalmente piezoeletrica, emite urn sinal sonoro, intermitente e audivel.
Cada alarme possui uma peculiaridade e a norma especifica sua condicao e o nivel sonoro
de acordo corn o equipamento envolvido. Os alarmes da incubadora neonatal devem
disparar cada vez que ocorrer:

33
• Temperatura Baixa (abaixo de 35°C)
• Temperatura Alta (38°C ou superior)
• Desconexao ou rompimento do sensor de temperatura da pele
• Falha na ventilacao
• Interrupcdo no fornecimento de energia eletrica ao equipamento
Obs. o alarme sonoro e visual de Temperatura Baixa nao é exigido na norma tecnica NBR-
IEC-601-2-19, porem é implementado no equipamento como uma funcao acessoria para
auxiliar a equipe clinica.
0 alarme de desconexao ou rompimento do sensor do RN é apenas para que o
usuario identifique o problema e providencie a substituicao, porque o controle é
automaticamente transferido para a temperatura medida no compartimento do RN.
Quando urn alarme dispara, existe a ocorrencia de uma condicao anormal ou falha.
O operador desliga o alarme sonoro para que nao incomode o ambiente neonatal, porem a
indicacao visual persiste. Se houver um novo alarme sonoro, significa que a condicao
anormal ocorreu novamente e pode significar uma falha grave do equipamento. Se persistir
a indices criticos, o atuador tern que intervir e desligar o aquecimento, cortando a corrente
para a resistencia de aquecimento. Sao consideradas falhas graves:
• Temperatura excessivamente alta (38°C ou 40°C)
• Falha na ventilacao
Obs. As duas temperaturas citadas (38 ou 40°C) sao devidas a uma condicao especial que
equipamento deve possuir para que a equipe clinica possa ultrapassar a temperatura de
controle ate 39°C quando julgar necessario. Para isso o valor inicial do limitador termico
em 38°C deve ser inibido e passar a atuar em 40°C.
Urn problema constitui na definicao dos alarmes de temperatura. A norma
prescreve condicoes para alarme de temperatura alta. Se a incubadora estiver no modo
ITC, quando a temperatura atingir 38°C ha disparo do alarme sonoro e visual de
temperatura alta. 0 usuario é alertado do ocorrido e aciona urn botao que silencia o alarme

34
sonoro. A indicacao visual deve permanecer ate que a temperatura esteja novamente
abaixo de 38°C. Algumas situagoes clinicas, porem, exigem que a temperatura da
incubadora ou do recem-nascido esteja acima de 37°C. 0 equipamento deve possuir a
condicao de inibir o alarme de temperatura alta em 38°C e estabelecer urn novo alarme em
39°C, indicando com uma lampada amarela de advertencia que o usuario esta solicitando
um controle fora da faixa normal de utilizacao. Caso o controle falhe por problemas
eletricos, ou atmosfericos (raio, excesso de calor ambiente, luz solar incidente na
incubadora), o atuador deve desligar a resistencia de aquecimento quando a temperatura
atingir 39°C. So havera restabelecimento da energia na resistencia se a temperatura for
inferior a 39°C. Essa condicao é similar para a incubadora operando no modo ATC, porem
os niveis de alarme sao em 39°C e o atuador dispara em 40°C.
0 alarme de temperatura baixa nao possui urn limite pre-definido na norma. Corn a
incubadora em ITC, se o sensor de temperatura da pele indicar temperatura abaixo de 36°C
e uma indicacao de que o bebe nao esta em uma condicao ideal, entao é prudente a
colocacao de urn alarme. No modo ATC, a temperatura baixa indica que a resistencia de
aquecimento nao esta fornecendo energia termica suficiente para o conforto do neonato.
Isto pode significar urn problema eletrico no equipamento, e uma solucao bastante
interessante é implementar urn alarme de temperatura baixa.
A falha na ventilacao é uma condicao que deve disparar o alarme visual e sonoro,
proporcionando tambern o disparo do atuador sobre a resistencia de aquecimento. A
condicao critica ocorre quando ha corrente eletrica na resistencia e nao existe fluxo de ar
transportado ao compartimento do RN, sobreaquecendo o leito do bebe. 0 isolamento
termico e os circuitos eletronicos nao suportam calor excessivo, derretendo e/ou
provocando fogo no equipamento. A falha na ventilacao deve ser prevenida inclusive se o
motor do ventilador estiver funcionando e a Mice que movimenta o ar quente se quebrar.
0 usuario interfere no funcionamento modificando apenas a temperatura de
controle desejada e o conhecimento dos alarmes disparados, silenciando o buzzer sonoro.
As demais operacOes de aquisicao de temperatura, umidade relativa, temperaturas limite de
alarmes e atuadores sao automaticas e programadas em fabrica para protecao do neonato.

35
A Figura 4 mostra a foto da Incubadora Neonatal RNP 225 da empresa ja
mencionada. Trata-se de um equipamento projetado corn circuitos eletronicos analogicos,
ou seja, nao emprega microprocessadores. Como o projeto foi implementado antes das
condicoes impostas pelo Ministerio da Sande, o equipamento nao atendia a norma
especifica, nao incorporando os recursos de medida da umidade relativa do ar. Alem disso,
a exatidao dos sensores de temperatura é proxima de ±1°C, pois sao utilizados termistores
ceramicos e o controle da temperatura é do tipo on-off (liga e desliga), na qual o overshoot
no controle de temperatura esti na faixa de ±2°C.
Figura 4 - Incubadora Neonatal modelo RNP225 da Empresa KSS
3.4 ANALISE DA NORMA NBR IEC 601-2-19
A ABNT (Associacao Brasileira de Normas Tecnicas) é o F6rum Nacional de
Normalizacao. As normas brasileiras, cujos contendos sao de responsabilidade dos
Comites Brasileiros (CB) e dos Organismos de Normalizacao Setorial (ONS), sao
elaborados por ComissOes de Estudo (CE) formadas por representantes dos setores
envolvidos, tais como: fabricantes, consumidores e entidades neutras (universidades,
laboratorios e outros). Os projetos de norma brasileira elaborados no ambito dos CB e
ONS circulam para votacao nacional entre os associados da ABNT e demais interessados
(ABNT, 1997).

36
A norma NBR IEC 601-2-19 equipamento eletromedico Parte 2: Prescricoes
particulares para seguranca de incubadoras para recem-nascidos (RN), de abril de 1997, é
uma norma especifica. Tal norma emenda e complementa a NBR IEC 601-1 Parte 1:
Prescricoes gerais para seguranca de equipamentos eletromedicos, tambem referida como
norma geral. As prescricoes da norma NBR IEC 601-2-19 tern prioridade sobre a norma
geral. Uma declaracao nesse sentido é dada nessa norma particular (ABNT, 1997).
0 estudo da norma, corn a finalidade de certificacao do produto, deve ser criterioso.
A norma geral, bem como parte da norma particular, trata de: resistencia mecanica, riscos
de seguranca por falhas mecanicas, angulos, arestas e partes expelidas. Essas partes serao
descartadas da analise, por se tratar de urn assunto especifico a engenharia mecanica e
resist'encia dos materiais (foi terceirizado urn estudo pela empresa KSS corn profissionais
formados na area para desenvolvimento de urn novo modelo de incubadora). A parte da
norma estudada refere-se aos dispositivos eletroeletronicos envolvidos no equipamento, na
qual o projeto pode ser idealizado de forma independente aos demais topicos.
As secoes da norma tecnica NBR-IEC-601-2-19 que sao de interesse para utilizacao
no projeto eletronico a ser desenvolvido, estao descritas no Anexo II.

CAPITULO 4
DESENVOLVIMENTO DO PROTOTIPO
Este capitulo aborda todo o processo de desenvolvimento da parte eletronica da
incubadora neonatal, desde as especificacoes ate a construcao do prototipo final. Na
selecdo dos componentes eletronicos considerou-se o custo e o prazo de fornecimento.
Alem disso, procurou-se desenvolver o prot6tipo objetivando torna-lo urn produto
comercial para ser produzido em escala.
4.1 DIRETRIZES BASICAS PARA 0 PROJETO
0 modelo anterior da incubadora neonatal produzida pela empresa KSS definiu
algumas diretrizes basicas para o novo projeto. Analisando o equipamento como urn todo,
concluiu-se que a parte mecanica de sustentacao e suporte do compartimento do RN nao
necessitavam ser alterados. Por outro lado, os circuitos para o controle de temperatura,
monitoracao de umidade relativa do ar e circuitos de alarme para seguranca do RN
necessitam modificacoes de maneira que o equipamento possa atender as recomendacOes
estabelecidas em norma. Resumindo, decidiu-se preservar a parte mecanica do
equipamento e implementar urn novo circuito eletronico, capaz de satisfazer a norma
tecnica NBR-IEC-601-2-19, "reformulando" por software, a interface homem-maquina do
equipamento.
4.2 ESPECIFICAcA0 DO PROJETO ELETRONICO BASEADO NA NORMA
NBR-IEC-601-2-19
As quatro fases tipicas de urn projeto sdo a especificacao, projeto, implementacao e
testes. A especificacao e o momento de documentar o desejo do cliente em relacdo ao que
a equipe de desenvolvimento pode e ill construir. Esta é uma etapa marcada por diversos

38
tipos de reuniao, confeccionando planilhas, fluxogramas, determinacao de prazos a serem
cumpridos e custos totais para colocar em producao.
A experiencia em desenvolvimento de produtos mostra que a economia de tempo
na fase de especificacao provoca, normalmente, urn atraso posterior nas fases de
implementacao e testes. A especificacdo levou a confeccdo do cronograma de atividades,
descrito no Anexo III.
Durante a fase de projeto, verificou-se a viabilidade comercial do produto e definiuse
a plataforma de hardware utilizada, sensores, atuadores e a interface de entrada e saida
(I/O) corn o usuario. A regra principal do presente caso é o cumprimento da norma NBR
IEC 601-2-19, combinada coin a aplicacao das novas tecnologias em componentes
eletrOnicos existentes (preferencialmente disponiveis no comercio nacional).
A escolha dos componentes eletronicos, sensores e demais dispositivos é criteriosa
quando existe producao em escala industrial. Os fatores determinantes na especificacao dos
componentes seguem de forma geral as seguintes prioridades:
1- Confiabilidade
2- Exatidao
3- Tempo de vida
4- Custo
5- Dominio da plataforma escolhida
Nao existe sucesso ao implementar o projeto de urn equipamento se:
- Os componentes eletronicos utilizados no sistema de protecao falharem.
- Nao possuir exatidao minima exigida na norma ABNT.
- Os grandes fabricantes dos componentes eletronicos utilizados nab garantirem o
abastecimento por, pelo menos, cinco anos apps o mesmo ter sido descontinuado
devido a evolucao tecnologica e nao existir urn componente similar substituto (o
tempo de vida em 5 anos foi considerado pela empresa como suficiente para
cobrir os custos de desenvolvimento e a partir dessa data convern reestruturar a
plataforma do produto).

39
- Possuir preco indexado a moeda estrangeira e que, dependendo da quantidade
envolvida por unidade produzida, inviabilize economicamente a comercializacao
do equipamento.
- Algum componente eletronico utilizando arquitetura proprietaria, de dificil
suporte tecnico e literatura limitada. 0 historico comercial da empresa e do
componente utilizado deve ser tambem cuidadosamente analisado.
A implementacao e os testes sao a montagem e a experimentacao em bancada de
urn prototipo que iniciara a linha de producao do equipamento. Ate que seja atingida a
confiabilidade necessaria do equipamento "cabeca-de-serie", muitos circuitos
experimentais sera° ensaiados. No caso da incubadora neonatal, os testes preliminares sao
feitos no laboratorio da propria empresa, porem, para o processo de certificacao, devera ser
necessario realizar alguns pre-ensaios em laboratorios especializados.
4.3 0 PROJETO ELETRONICO
Ap6s o estudo do equipamento existente (KSS modelo RNP 225) e das
recomendacOes estabelecidas na norma seguindo as regras de projeto supracitadas, optouse
pela implementacao de uma plataforma de hardware baseada em microcontroladores. 0
diagrama em blocos do circuito implementado esta apresentado na Figura 5.

40
ALTMENTACAO
GERADOR
RESET
BARRAMENTO DE ENDPREC 0 S
BARRAMENTO DE DADOS
\ 7 \‘,7
WATCHDOG Memoria Memoria
de
de
Dodos
Programa
CLOCK
BARRAMENTO DE CONTROLE
DECODIFICAcA0 DE I/0
A
L
A
R
M
LCD
A
TECLADO
SENS ORES
DE
TEMPERATITRA
CONVERSOR
MD
U
A
D
0
RESISTENCIA
DE
AOUECIMENTO
DRIVER
DE
P OTENCIA
SENSOR
DE
UR%
Figura 5 - Diagrama em blocos da plataforma de hardware da incubadora neonatal.

41
4.3.1 0 SISTEMA MICROPROCESSADO
0 hardware, ou o circuito fisico existente é um sistema microprocessado no qual a
monitoracao e o controle de temperatura e da umidade relativa do ar (UR%), dos atuadores
para seguranca e protecao contra falhas, da interface de VO (Input/Output), sdo realizados
atraves de urn software, ou programa armazenado em algum dispositivo de memoria fIsica,
integrado ao equipamento. Como uma das variaveis envolvidas na monitoracao e controle
do sistema é a temperatura, e a outra (so monitoracao) é a umidade relativa, o tempo de
resposta do sistema microprocessado nao é critic°, abrindo a possibilidade de use de
componentes corn freqiiencia de clock mais baixas, facilitando a especificacao do mesmo.
Assim, optou-se por urn sistema microprocessado tipicamente utilizado em
automacao industrial ou comercial (controladores de temperatura, relogio ponto, pontos de
venda (PDV), alarmes) que possui barramento de dados com extensao de 8 bits e
barramento de enderecos em 16 bits (permitindo acessar 2 16 = 65536 posicŌes de
memoria). No barramento de controle estao principalmente os sinais de RD (read), WR
(write) e CS (chip select) responsaveis pelo acesso a memoria e I/O. 0 software
responsavel pelo funcionamento do equipamento é armazenado em memoria nao-volatil
(por exemplo, EPROM - Eraseable Programmable Read Only Memory), denominada
"memoria de programa". As informacoes que podem ser alteradas durante a execucao do
programa silo armazenadas em memoria volatil RAM (Random Access Memory)
denominada "memoria de dados". 0 decodificador de I/O, ou entrada e saida de sinais
digitais, é quem determina os enderecos de acesso do processador corn os perifericos
(teclado, display, sensores, alarmes, atuadores e conversor A/D).
Alguns circuitos acess6rios devem ser utilizados para garantir o perfeito
funcionamento do equipamento. 0 circuito de reset e o watchdog sdo dispositivos de salvaguarda
que permitem a inicializacao do microprocessador de forma padronizada quando
houver alguma situacao que provoque o travamento total do programa em execucao,
colocando em risco a satide do neonato. A falha pode ocorrer por temperatura ou umidade
excessiva no ambiente que acondiciona os circuitos, variacao no fornecimento de energia
do hospital, entre outros. Em qualquer situacao a falha no equipamento eletronico nao pode
constituir urn risco ao paciente.

42
0 diagrama esquematico correspondente ao hardware da incubadora neonatal esta
descrito no Anexo IV.
4.3.1.1 A ESCOLHA DO MICROPROCESSADOR
Utiliza-se o nome "microprocessador" para o componente eletronico responsavel,
neste produto, pela monitoraciio e controle das variaveis envolvidas na incubadora
neonatal, porem, na verdade, trata-se de urn "microcontrolador". A diferenca do
microcontrolador em relacao ao microprocessador esta na estrutura interna. Enquanto o
microprocessador é responsavel pela parte logica e aritmetica, onde sao executadas
instrucoes contidas em um meio de armazenamento externo (memoria de programa),
depois guardadas informacoes processadas em urn outro dispositivo tambem externo
(memoria de dados), o microcontrolador possui todos os recursos internamente, ou seja,
um processador, memorias, temporizadores, interface serial, interface de I/O. Apenas corn
o sentido de simplificar os termos adotar-se-d o nome microprocessador para o
componente envolvido no processamento e controle do equipamento.
A familia de microcontroladores escolhida é a Familia 8051. Sua escolha foi
baseada no fato do 8051 ser urn componente tradicional no comercio eletronico, possuir
vasta literatura alem de haver pelo menos tres grandes fabricantes mundiais. Sua evolucao
tecnologica vem aumentando os recursos internos sem alterar a compatibilidade de
substituicao do componente e sua linguagem de programacdo. A plataforma foi definida a
partir desse microprocessador pelo dominio da arquitetura e a facilidade da aquisicao
comercial do componente.
0 componente eletronico escolhido é o AT89C52 (ATMEL), devido ao fato de
possuir memoria de programa interna ao chip corn tecnologia FLASH (Programmable and
Erasable Read Only Memory - PEROM), podendo ser gravada e apagada
aproximadamente 1000 vezes (ATMEL SEMICONDUCTORS, 1998). Tanto no ensaio de
prototipo, ou mesmo em linha de producao, a vantagem da memoria FLASH é que pode ser
feita a atualizacao do software do produto sem perder o componente eletronico. 0 software
da incubadora estando armazenado internamente ao chip do microprocessador permite
seguranca contra copias ilegais, bem como libera os pinos de I/O que seriam utilizados

43
para enderecar circuitos de memoria externos. Algumas caracteristicas tecnicas do
componente eletronico AT89C52 estao descritas no Anexo V.
As caracteristicas tecnicas do AT89C52 satisfazem boa parte da especificacao de
controle e monitoracao do projeto, porem vale lembrar que 25 dos 40 pinos possuem dupla
funcao. Por exemplo: o pino 10 e um pino de I/O da porta 3 (P3.0), mas em qualquer
situacao que seja necessaria interligar o AT89C52 com outro microprocessador pela
interface serial, o pino 10 deve ser utilizado na funcao de RXD (recepcao de dados),
invalidando a funcao inicial P3.0 de I/O.
A linguagem escolhida para confeccao do software da incubadora é o Assembly, ou
linguagem de maquina. A opcao pelo Assembly esta relacionada a quantidade de memoria
de programa interna ern 8 kBytes. 0 programa pode ser desenvolvido em linguagem C,
pois existem compiladores desta linguagem para a familia do 8051. A capacidade ocupada
pelo codigo do programa e, porem, muitas vezes maior quando convertido em linguagem
binaria para ser colocado dentro da memoria FLASH. Se o programa em binario vier a
ultrapassar os 8192 bytes (8 kBytes), o componente eletronico tem que ser substituido por
urn corn mais memoria de armazenamento interna (exemplo: AT89C55 corn 20kBytes de
memoria FLASH interna).
4.3.2 SENSORES DE TEMPERATURA
A busca por componentes que atendam a exatidao de temperatura prescrita na
norma IEC NBR 601-2-19 foi dificil, resultando em duas alternativas. A utilizacao de
sensores analogicos ou sensores digitais para medir as temperaturas.
Os elementos sensores mais comuns comercialmente sao analogicos. 0 PT100, por
exemplo, e urn sensor analogic°, composto de platina e que possui uma exatidao pr6xima a
exigida em norma, porem a necessidade de calibracao é uma caracteristica indesejavel no
projeto.
Cada vez que ha a utilizacao de urn componente eletronico para aquisicao de
temperatura necessitando de ajustes atraves de temperatura padrao (0 ou 100°C), ajustando

44
a escala atraves de potenciometros ou resistores de precisao, o custo de producao do
equipamento tende a crescer. Alern de exigir maior numero de pessoas envolvidas, ha
necessidade de ambiente climatizado para calibracao e alto custo de instrumentacao. A nao
necessidade de aferir o sensor durante o processo de producao é a maior motivacao para
utilizacao de sensores digitais.
Os sensores digitais nao necessitam calibracao no ambiente de producao porque sao
calibrados pelo fabricante e sao distribufdos prontos para o uso. Como o sensor de pele
deve possuir dimensoes reduzidas, buscaram-se fabricantes que disponibilizassem sensores
de temperatura corn o encapsulamento em SMD (Surface Mountage Device) ou dispositivo
de montagem em superffcie.
Alguns fabricantes, entre eles, a NATIONAL SEMICONDUCTORS e a DALLAS
SEMICONDUCTORS, fabricam sensores digitais de temperatura com safda serial, em
nfveis TTL (Transistor-Transistor Logic) de tensao de safda (0 e +5V) corn
encapsulamento em SMD. No Anexo VI esta ilustrado urn modelo de sensor digital
utilizado (DS1624S) da empresa DALLAS SEMICONDUCTORS, bem como seu
encapsulamento e caracterfsticas tecnicas.
4.3.2.1 UTILIZANDO DOIS SENSORES DE TEMPERATURA DS1624S
Na incubadora neonatal ha a necessidade de, pelo menos, duas aquisicaes de
temperatura: temperatura do RN e a temperatura da cuba ou ctipula acrflica que
acondiciona o bebe. 0 componente eletronico DS1624S possui urn pino de dados (SDA),
um pino de clock (SCL), dois pinos para a alimentacao ern +5V e 3 pinos para
enderecamento (A0, A I , A 2). Se existem 3 bits para enderecamento significa que podem ser
ligados ate 8 sensores em paralelo (2 3=8), utilizando as mesmas linhas para SDA e SCL
para comunicacao corn um dispositivo mestre, no caso o microprocessador AT89C52,
utilizando o protocolo I 2C (DALLAS SEMICONDUCTORS, 1997).
A comunicacao do microprocessador corn o sensor é feita a 2 fios atraves da
interface I 2C. 0 barramento I 2C foi desenvolvido nos anos 80 pela Philips Semiconductors.
0 prop6sito era prover urn meio de comunicacao simples entre a CPU e circuitos

45
perifericos de urn sistema de TV. I 2C é urn acronismo para a expressao Inter-IC bus. 0
nome explica literalmente seu proposito de prover a comunicacao entre circuitos
integrados (Integrated Circuits) (INTERFACE I 2C, 2000).
Urn dos fios é a linha SCL (Serial Clock Line), ou clock serial, e a outra linha é a
SDA (Serial Data Input/Output), ou linha de dados serial. 0 barramento a controlado por
um dispositivo mestre que se comunica corn os dispositivos escravos atraves do
reconhecimento de urn c6digo interno a cada escravo. Cada escravo tern de 7 a 10 bits de
enderecos. Quando o mestre acessa urn escravo necessita mandar o endereco e urn bit de
read ou write. Assim, o escravo que foi enderecado reconhece a conexao e o mestre pode
mandar ou receber dados do escravo (12C, 2000). 0 protocolo segue a seguinte seqiiencia:
- Os dados podem ser transferidos somente quando o barramento rid() estiver
ocupado.
- Durante a transferencia de dados, a linha de dados (SDA) deve permanecer estavel
sempre que a linha de clock (SCL) estiver em nivel alto. Mudancas na linha de
dados enquanto SCL estiver alto sera) interpretadas como sinal de controle.
- Inicio da transferencia de dados: uma mudanca no estado da linha de dados de alto
para baixo, enquanto o clock estiver alto, define uma condicao de START
- Final da transferencia de dados: uma mudanca de estado na linha de dados de
baixo para alto, enquanto o clock estiver em alto, define a condicao de STOP.
- Dados validos: o status da linha de dados representa urn dado valid° quando, apos
uma condicao de START, a linha de dados estiver estavel enquanto o clock estiver
alto. Os dados na linha devem ser mudados durante o period° baixo do sinal de
clock. Existird um pulso de clock por bit de dados. Cada dado transferido é
inicializado corn um pulso de START e termina corn um pulso de STOP. 0
ntimero de dados transferidos entre a condicao de START e STOP nao é limitado,
e é determinado pelo dispositivo mestre (DALLAS SEMICONDUCTORS, 1997).

46
Urn byte de controle e o primeiro byte recebido apps a condicao de START vinda do
mestre. 0 byte de controle consiste de urn codigo de controle em 4 bits. Para o DS1624S,
este c6digo é 1001 em binario para operacoes de leitura e escrita. Os proximos 3 bits de
controle sao os bits de selecao de enderecos em Ao, A l e A2 , utilizados para definir qual
dos oito escravos sera acessado. 0 ultimo bit do byte de controle é o R/W (read ou write),
definindo se havera operach de leitura (da E 2PROM interna ou temperatura), ou escrita
(da E2PROM interna ou comando para conversdo da temperatura) (DALLAS
SEMICONDUCTORS, 1997). Os Diagramas de tempo de leitura e escrita estao descritos
no Anexo VI.
4.3.2.2 MEDIDA DE TEMPERATURA ATRAVES DO DS1624S
0 DS1624S mede a temperatura atraves de um sistema proprietario de use
exclusivo da DALLAS SEMICONDUCTORS embutida internamente ao chip. A Figura 6
ilustra o sistema de conversao.
Acumulador de Pulsos
Monoestirel
Comparador
Oscilador corn Baixo
Coeficiente de Temperatura
Contador
Monoestirel
Seta it Reseta
LSB
=0
INC
Registrador de Temperatura
Oscilador corn Alto Coeficiente
de Temperatura
Contador
=0
Print
Figura 6 - Diagrama em blocos do circuito de medicao de temperatura interna ao chip
DS1624S (adaptada de DALLAS SEMICONDUCTORS, 1997).

47
A medida de temperatura e feita atraves da contagem do ntimero de pulsos de clock,
chaveando urn oscilador corn baixo coeficiente de temperatura durante urn period° preestabelecido
pelo monoestavel e determinado por urn oscilador corn alto coeficiente de
temperatura. 0 contador e iniciado corn a base de contagem correspondente a -55°C. Se o
contador alcanca o zero antes do periodo de chaveamento acabar, urn registro de
temperatura o qual tambem esta previamente definido em -55°C é incrementado indicando
que a temperatura é maior que -55°C. Ao mesmo tempo, o contador é entao definido com
urn valor determinado pelo circuito acumulador de pulsos (Slope Accumulator Circuit).
Este circuito e necessario para compensar o efeito nao-linear dos osciladores sobre altas
temperaturas. 0 contador é entao temporizado novamente ate alcancar o zero. Se o period°
de chaveamento ainda nao terminou, o processo se repete (DALLAS SEMICONDUCTORS,
1997).
0 circuito acumulador de pulsos é utilizado para compensar a caracteristica naolinear
dos osciladores sobre a temperatura, buscando uma resolucao melhor para a medida
de temperatura. Isto é feito pela mudanca do ntimero de eventos necessarios para o
contador atingir cada incremento de temperatura. Para obter a resolucdo desejada, ambos
os valores do contador e do numero de eventos por graus Celsius (valor armazenado no
contador de pulsos), para uma dada temperatura, devem ser conhecidos (DALLAS
SEMICONDUCTORS, 1997).
Internamente, o DS1624S possui urn incremento de 0,03125°C de resolucao. A
leitura da temperatura é convertida em 13 bits, utilizando complemento de dois, atraves do
comando de leitura da temperatura (DALLAS SEMICONDUCTORS, 1997).
4.3.3 SENSOR DE UMIDADE RELATIVA DO AR (UR%)
A norma IEC NBR 601-2-19 prescreve a obrigatoriedade de monitoracao da UR%.
O controle dessa variavel é feito por urn profissional de satide responsavel ao ambiente
neonatal, atraves da regulagem eletromecanica do nebulizador. Os niveis desejados de
umidade nao sac) especificados em norma e ficam a criterio da equipe medica.

48
0 maior problema dos sensores que medem a umidade relativa do ar é a baixa
exatidao ou a dificuldade de calibracao. Para evitar o processo de calibracao, considerando
que os sensores de temperatura nao necessitam dessa etapa no processo de montagem do
equipamento, partiu-se para a escolha de urn sensor calibrado em fabrica. 0 sensor
escolhido foi o HC600 corn substrato ceramico, da empresa norte americana Ohmic
Instruments CO.
0 sensor HC600 utiliza urn fino filme polimerizado onde ha variacao de sua
constante dieletrica diretamente proporcional as variacOes do vapor d'agua ao qual esta
exposto. Um circuito integrado monolitico CMOS atua como condicionador de sinal,
provendo uma tensao de saida linear corn escala de 0 a 100% RH (Relative Humidity). A
exatidao é de ±2%, corn 0,5% de repetibilidade. Fornece uma escala de tensao entre 0,8 e
3,9 VDC, quando alimentado por uma tensao continua de +5V (OHMIC INSTRUMENTS,
1999).
Cada sensor e testado e verificado ern urn sistema aferido de calibracao
computadorizada, nao necessitando quaisquer ajustes posteriores. A temperatura de
operacao e de —8 a +85°C, e nao sao afetados pela exposicao ao vapor condensado, bem
como suporta produtos quimicos de solventes organicos, gas cloro e amonia (OHMIC
INSTRUMENTS, 1999). A Figura 7 representa a curva de tensao de saida X umidade
relativa (%) do referido sensor.

49
Compensacio em Temperature
4.0
3.65 100% UR
-
volt*
Tensao
de 2.0
Saida
1.0
Zero UR%
Minima UR%
0
% de Umidade Relativa do Ar
Figura 7 - Curva tensdo de sada versus % de umidade relativa do ar no sensor HC600 corn
substrato ceramico (adaptada de OHMIC INSTRUMENTS, 1999).
Segundo o manual tecnico do sensor HC600, existem tres curvas padrao nas
temperaturas de 0, 25 e 85°C. Como a temperatura da incubadora neonatal se encontra
aproximadamente entre 33 e 39°C, é necessario implementar a formula de compensacdo
termica descrita no referido manual:
Correcdo UR% = %URmedida [(1/(1,093 — 0,0012T))-1] (4.1)
onde a temperatura e dada em graus Fahrenheit (°F) e %UR a leitura da umidade relativa
incorreta (OHMIC INSTRUMENTS, 1999). Por exemplo: se a temperatura do
compartimento do RN (onde esta contido o sensor de UR%) estiver em 37°C (convertendo
para graus Fahrenheit: 98,6°F), a coffee -do sera:
Correcao UR% = %URmedida * 0,026 = 2,6% de erro (4.2)
A formula 4.1 sera implementada no software interno ao microcontrolador a fim de
nao aumentar o erro devido a temperatura interim do equipamento. A norma tecnica NBR-
IEC-601-2-19 permite urn erro de ate 10% no valor da umidade relativa medida.

50
A saida do sensor HC600 fornece tensao continua entre 0,8 e 3,65V. Assim, é
necessaria a utilizacao de urn sistema de aquisicao, utilizando um conversor analogicodigital
(A/D) para que o microprocessador possa processar essa informacdo.
Foi escolhido urn conversor Analogico-digital de 8 bits porque possui 256 niveis de
quantizacao (2 8=256). Considerando as tensoes de referencia em 0 e +5,12V, o conversor
possuird resolucao de ±20mV/degrau, que corresponde a urn erro medio de ±1UR% a
25°C. A escolha de um conversor A/D de 8 bits se deve a disponibilidade no comercio
local e ser monolitico (o conversor A/D completo ern urn unico encapsulamento plastico).
Conversores de 6 ou 7 bits poderiam ser utilizados, pois estariam corn o erro abaixo dos
±10% exigidos em norma, porem sua implementacao seria na forma de circuitos
eletronicos discretos, aumentando o tamanho e o custo da placa de circuito impresso.
4.3.4 DISPOSITIVOS DE I/O (INPUT/OUTPUT) - ENTRADA E SAIDA
Para implementar os dispositivos que permitem a interface do equipamento corn o
usuario é necessaria a decodificacdo de 1/0, onde cada circuito periferico possui urn
endereco de hardware exclusivo, compartilhando o barramento de dados do
microprocessador. Corn a utilizando do microcontrolador da familia 8051, a decodificacdo
é interna ao chip (ATMEL SEMICONDUCTORS, 1998), nao necessitando de componentes
eletronicos externos para implementor as interfaces de 1/0.
4.3.4.1 TECLADO
Para compor a interface entre o equipamento e o corpo clinic° é necessaria a
implementacdo de urn dispositivo de entrada e sada de dados. Um conjunto de teclas
permite que o operador efetue alteracOes no processo de monitoracao e controle das
variaveis do processo. Como o sistema inspeciona, controla e verifica se existe alguma
falha ou anormalidade nas variaveis de temperatura e umidade relativa do ar, tres botoes
satisfazem a necessidade.

51
1. Incremento da temperatura de controle ( T
2. Decremento da temperatura de controle ( )
3. Conhecimento dos alarmes disparados (ALARME)
Quando a equipe medica decide aumentar ou diminuir a temperatura do ambiente
interno a ctipula, deve atuar sobre a temperatura de controle. A partir do valor fixo, o
controlador de temperatura a quem corrige o aquecimento do ambiente de forma
automatica. Se houver interrupcdo no fornecimento de energia, a temperatura de controle
nao pode ser perdida (ABNT, 1997). Por esta razao, foi implementada uma memoria
E2PROM (AT24C01A), corn barramento I 2C, ligada ern paralelo corn os sensores de
temperatura, para garantir o ultimo valor antes da queda de energia, ja que o protocolo para
comunicacao utilizando componentes I 2 C permite ligarmos ate oito dispositivos utilizando
o mesmo meio fisico (ATMEL SEMICONDUCTORS, 1998).
Se houver uma condicao anormal, ou falha, segundo a especificacao em norma
especifica, ha disparo de alarmes sonoros e visuais. Para que o alarme sonoro nao
incomode o ambiente, ha um botao que silencia o ruido sonoro, porem a indicacao visual
permanece ate que a normalidade retorne. Quando houver, porem, uma nova condicao
anormal ou falha, independente de que ja exista ocorrencia anterior, o alarme sonoro
dispara novamente (ABNT, 1997). Para silencia-lo, o operador deve pressionar novamente
a tecla de ALARME. A ligacao do teclado é feita diretamente ao microprocessador
utilizando os pinos de I/0.

52
4.3.4.2 DISPLAY DE CRISTAL LIQUIDO (LCD)
A escolha de urn dispositivo de saida causa alguns impasses no momento da
especificacao de urn equipamento biornedico. Na incubadora neonatal é necessario urn
dispositivo que permita ao usuario verificar de forma confortavel as variaveis envolvidas
no processo, sua disposicao na interface, tamanho do caractere que as indica, iluminacao
adequada, alarmes e modos de operacao. Todos os valores devem ser mostrados
simultaneamente e dispostos de forma a nao confundir o profissional responsavel pela
UTIN. As alternativas selecionadas, alem do LCD (Liquid Crystal Display), ou display de
cristal liquido, que estdo disponiveis no modo texto e grafico, sao o display de 7 segmentos
e os monitores de video.
0 display de 7 segmentos possui uma vantagem quanto a variedade de tamanho do
caractere e baixo custo. A iluminacao é satisfatoria e proporciona facil visualizacdo. 0
problema consiste na indicacdo de falhas ou anormalidades, devendo ser utilizados
separadamente LED's ou lampadas.
0 monitor de video permite a versatilidade na definicao da interface homemmaquina
e uma elevada quantidade de recursos que podem ser implementados apenas
modificando o software do equipamento. Por exemplo, poder-se-ia fazer urn programa em
linguagem C, utilizando o modo grafico, no qual apareceria uma tela personalizada do
equipamento de acordo corn o hospital em questdo. 0 problema esta na portabilidade para
utilizacao em UTI's, custo elevado e dificuldade de implemental - o hardware de controle na
plataforma do microprocessador escolhido.
A solucao utilizando LCD no modo texto satisfaz os requisitos de baixo custo e
facilidade de utilizacao, porem o tamanho do caractere utilizado no LCD em modo texto
para indicacdo da temperatura e UR% nao proporciona condicao ideal de visualizacdo em
ambientes hospitalares, onde existem diversos leitos e equipamentos similares. Para
comparar, basta analisar os displays utilizados nas maquinas de debit° por cartdo de credit()
ou conta-corrente em supermercados, que contem urn teclado em conjunto corn urn LCD.
Assim, os displays de cristal liquid° no modo grafico foram selecionados. 0 display
LCD grafico funciona atraves de uma matriz de pontos, chamados de dot-pitch, ou

53
elementos de imagem. Urn display, por exemplo, de 320x240, possui 320 pontos na
horizontal e 240 pontos na vertical. A escolha de urn display de 240x128 pontos,
monocromatico, atende as necessidades. As caracteristicas tecnicas do display escolhido
estdo descritas no Anexo VII.
4.3.4.2.1 - IMPLEMENTACAO DO LCD AO HARDWARE DA INCUBADORA
0 LCD utilizado possui urn controlador interno que organiza a matriz de pontos
formando a imagem. Como os sinais envolvidos sao digitais, é necessaria a conexao dos
pinos de 1/0 do microprocessador diretamente ao LCD (Figura 8) e a implementacdo do
diagrama de tempo descrito no Anexo VII.
33 1 16.00 mitt
pr ....
1 tf_l
33pF
+5V
DWI" —I a
2IC
XI
I1S7
89C52
Pt
PI.1
P1 2
P1.3
P1 4
PI.5
P1 6
HOM1286S24
DO
01
+511
02
D3 V 20K
04
1 -18V
Ds
D6
C{ 1Dk
P' 7
DT
V
P3
ri I
Di
P3.2
CSI
P3 3
CS7
Figura 8 - Diagrama esquematico para ligacao do LCD grafico HDM 128GS24 corn o
microcontrolador AT89C52 (adaptada de HANTRONIX INC., 1999)
Os niveis de tensao expostos no timing do LCD variam entre 0 e +5V, conforme
valores estabelecidos nas Tabelas VIII e VILII do Anexo VII. Como o display grafico é,
tambem, urn sistema microcontrolado, a comunicacao entre o AT89C52 e o display sera
atraves da leitura e escrita de dados entre os dois dispositivos. 0 AT89C52 gera o
diagrama de tempo executando um software de controle atraves dos pinos de 1/0 da Porta
1 e da Porta 3. Os tempos para os ciclos de leitura e escrita entre o LCD e o AT89C52
estao descritos no Anexo VII, Tabelas VILIII e VILIV respectivamente.

54
4.3.4.3 CONTROLE DE TEMPERATURA
Para proporcionar o aquecimento do compartimento do RN, atraves do ar que
circula pela resistencia eletrica, sem que exista uma condicao adversa a estabelecida na
Figura II.II do Anexo II, é necessario variar a potencia eletrica entregue a carga (no caso a
propria resistencia eletrica), conforme a diferenca entre duas temperaturas: a temperatura
de controle e a temperatura de referencia (temperatura do RN ou a temperatura do
compartimento do RN). Quando a incubadora esta no modo ATC, a equipe clinica
preestabelece urn valor no setpoint graves do teclado. A diferenca existente entre a
temperatura de controle colocada no setpoint, e a temperatura medida no compartimento
do RN é o erro (E). De alguma maneira deve-se entregar uma corrente eletrica a resistencia
de aquecimento, proporcional a magnitude do erro existente, pois quanto mais negativo o
erro, mais distante é a temperatura medida da temperatura desejada.
0 compartimento do RN possui algumas variacoes durante o processo de
aquecimento, que dependem do formato fisico, do material o qual é composto (acrIlico) e
da maneira na qual o fluxo de ar é distribuido internamente. Estes fatores influenciam no
sistema de controle da temperatura a ser utilizado, que deve ser projetado corn a finalidade
de igualar a temperatura de controle corn a temperatura medida, ou seja, neutralizar o erro
(E) para a condicao de temperatura estabilizada, utilizando algum tipo de controle. Urn
sistema de controle em uma malha fechada e representado de forma generica na Figura 9.
0 processo é a maneira que o compartimento do RN se comporta em relacao ao
aquecimento do ar. A diferenca da medida de sua temperatura, em relacdo ao setpoint
(entrada), traduz o erro (E), que é a referencia para o controlador enviar urn sinal de
controle, em forma de corrente eletrica a resistencia de aquecimento.
Entrada
'c.
Controlador
sinal de controle
Processo
Saida
Figura 9 - Sistema de Controle em malha fechada

55
A implementacao do controlador é feita atraves de urn circuito de PWM (Pulse
Width Modulation), ou modulacao por largura de pulsos, corn a finalidade de regular a
potencia eletrica na resistencia de aquecimento. A vantagem do PWM no controle de
temperatura, é que a potencia entregue a carga se torna uma relacao dos tempos
estabelecidos para os duty cycles alto e baixo da forma de onda de saida. Para fazer uma
estimativa dos tempos é necessario conhecimento do processo, atraves da variacao na
potencia de aquecimento e o monitoramento da temperatura no compartimento do RN em
malha aberta, definindo a funcao de transferencia da incubadora.
Para gerar os tempos do PWM sao utilizados os temporizadores internos (TimerO
e/ou Timer]) do microcontrolador escolhido. Os valores definidos no THO (tempo alto do
TimerO) sao os valores de tempo alto do PWM, e os valores de TLO (tempo baixo do
TimerO) sao os valores para o tempo baixo do PWM. Na escolha destes coeficientes sao
feitas algumas tentativas e a conseqiiente medida da estabilidade do processo no tempo.
Varios ajustes sao necessarios ate conseguir os indices prescritos em norma. Com os
valores acertados, e gravada uma tabela na memoria interna do microcontrolador. Na
Figura 10 e mostrada parte da rotina em linguagem assembly que define os coeficientes de
THO e TLO (TimerO) do microcontrolador AT89C52 utilizado.
A tabela de coeficientes é composta de 41 conjuntos de 4 bytes cada. Sao colocados
41 coeficientes para estabelecer urn valor diferente no PWM a cada erro de 0,1°C entre o
setpoint e a temperatura de referencia, ou seja, quando o erro estiver negativo entre zero e
4°C, havera variacao nos tempos do PWM e a conseguinte variacao na corrente de
resistencia. Quando o erro estiver negativo e passar de 4°C a potencia sera maxima sobre a
resistencia, colocando o maior coeficiente no timer THO.
Os timers do microcontrolador AT89C52 possuem estrutura de 16 bits cada, entao
cada linha da tabela (por exemplo: DB OOH, 01H, F2H, DOH) equivale a ter: TH0=0010h e
TLO=F2D0h. Quanto mais negativo se torna o erro, maior é o tempo alto THO, indicando
que o triac deve ficar mais tempo conduzindo e liberando corrente eletrica para a
resistencia.

56
CONSTMAIS:
DB 00H,10H,F2H,DOH
DB 00H,20H,F4H,E0H
DB 00H,30H,F5H,E0H
DB 00H,40H,F6H,E0H
DB 00H,50H,F7H,E0H
DB 00H,60H,F8H,E0H
DB 03H,60H,FFH,DOH
DB 03H,70H,FFH,DOH
DB 03H,80H,FFH,DOH
DB 03H,90H,FFH,DOH
DB 04H,00H,FFH,DOH
Figura 10 - Parte da rotina em assembly que estabelece os coeficientes do PWM utilizados
no controle de potencia da incubadora neonatal
4.3.4.3.1 DRIVER DE POTENCIA PARA A RESISTENCIA DE AQUECIMENTO
0 diagrama esquematico do controle de temperatura esta descrito na Figura 11.
Resistencia
de
Ad u eel m e nto
Figura 11 - Diagrama esquematico representando a interface de I/O do microcontrolador
corn o driver da resistencia de aquecimento.
0 pino de I/0 da Porta 3 (pino 14 do AT89C52) é conectado a um driver de
potencia (triac T I) para que o microcontrolador controle a corrente eletrica sobre a

57
resistencia de aquecimento. A utilizacao de urn foto-acoplador (CIS) evita que um possfvel
rufdo de alta freqtiencia, causado por elementos indutivos, como: motores ou
transformadores de alta potencia em ambientes hospitalares, ou mesmo urn surto na rede
eletrica comercial provoque anormalidades ou falhas no circuito microprocessado. 0
circuito de potencia trabalha atraves da variacao do angulo de disparo do triac. A
resistencia de aquecimento tern valor de 1500 quando a incubadora é especificada para
operar em 220 V. Dessa forma, a potencia eletrica entregue em forma de calor é de
322,7W.
Algumas formas de onda na safda do pino 14 do AT89C52 foram obtidas em
laboratorio e estao apresentadas nas Figuras 12a, b e c, representando o estado do PWM
em relacao ao erro £ existente entre a temperatura de controle e a temperatura no
compartimento do RN (modo de operacao em ATC). 0 circuito de PWM esta sincronizado
corn a rede comercial de 60 Hz (16,67 milissegundos conforme a escala em 5ms/div
representada nas Figural2a,b e c).

58
(a)
4-+
5mskliv
2V1div
(b)
5ms/div
(c )
ZVldiv
5msldiv
Figura 12 (a): Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando E é negativo e E
2°C; (b): Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando e é negativo e 2°C
1°C; (c): Forma de onda na saida do pino 14 do AT89C52 quando £ possui qualquer valor
positivo.

59
A Figura 12a apresenta a situacao de maior entrega de potencia da rede eletrica
resistencia de aquecimento. Essa forma de onda ocorre quando ha uma diferenca acima de
2°C positivos entre a temperatura de controle e a temperatura de referencia. A forma de
onda ideal nessa condicao de controle seria um sinal puramente continuo em P3.4, porem
os timers existentes no microcontrolador necessitam de um valor diferente de zero para o
duty -cycle baixo. A forma de onda conseguida na pratica (Figura 12a) nao influencia a
operacao do equipamento, apenas eleva a tempo de aquecimento no momento que a
incubadora esta sendo condicionada para o uso.
0 sinal na Figura 12b representa uma reducao no duty -cycle alto, porque quando o
erro alcanca o valor entre 1 e 2°C, a inercia termica levaria a temperatura a urn overshoot
acima do permitido (Figura II.II do Anexo II). Quando o erro é zero, ha um desligamento
total da resistencia de aquecimento corn a finalidade de frear o overshoot, ja que nao existe
urn meio de resfriar a temperatura do compartimento. Da mesma forma, na Figura 12c,
quando o erro for negativo e estiver entre a zona de zero, o duty -cycle alto tern duracao
minima, porque a necessidade é a manutencao da temperatura naquela regiao, onde o erro é
zero ou pr6ximo dole. Deve ser evitado urn desligamento total da resistencia de
aquecimento, como ocorre quando o erro é zero, porque a inercia termica tambern ocorre
quando se resfria o ambiente. Na situacao estudada, ou seja, no sistema de controle
projetado na incubadora neonatal, os testes iniciais foram satisfatorios. Provavelmente, a
estabilidade do sistema nao esteja comprometida porque apenas em uma imica situacao
(quando o erro é zero) o aquecimento é totalmente desligado.
Para regular a potencia na resistencia de aquecimento, deve-se sincronizar a
freqiiencia da rede eletrica de 60 Hz corn o circuito de PWM, utilizando uma interrupcao
externa do microprocessador (INTO). 0 triac inicia a conducao junto corn o tempo alto do
PWM, disparado pela INTO por borda de subida quando a tensao da rede eletrica passa por
zero Volts. A tecnica de PWM é utilizada no circuito de aquecimento para evitar uma
possivel oscilacao na condicao de temperatura estabilizada, que, pela norma NBR IEC
601-2-19 nao pode ultrapassar ±0,5°C no compartimento do RN (ABNT, 1997).

60
4.3.5 ALARMES E ATUADORES
4.3.5.1 TEMPERATURA ALTA
A norma NBR IEC 601-2-19 obriga a existencia de uma serie de alarmes sonoros e
visuais no equipamento da incubadora neonatal. A vantagem de utilizar urn display LCD
grafico e que pode ser reservado um espaco na definicao da interface para identificar qual
alarme ou falha ocorreu no dispositivo.
Os alarmes de temperatura alta, baixa, desconexao do sensor ou modificacao do
modo de operacao de ITC para ATC, sao implementados por software. Como a norma
tecnica exige que o limitador termico seja independente do microprocessador, é colocado
urn termostato eletromecanico em serie corn a resistencia de aquecimento, que interrompe
automaticamente a corrente a carga assim que a temperatura atinge 38°C no compartimento
do RN.
Quando a temperatura atinge o limite maxim° em norma, o LCD indica a falha no
canto inferior esquerdo. A utilizacao de um sensor digital de temperatura permite indicar
desconexao quando ha falha de comunicacao entre o microprocessador e o pr6prio
componente eletronico.
4.3.5.2 FALHA NA VENTILAcA0
Urn motor eletrico, atraves de aletas presas ao rotor, insufla o ar atraves da
resistencia, enviando ar quente para a copula onde se encontra o recern-nascido. Quando ha
uma falha impedindo o giro do rotor, seja pela queima do motor eletrico ou do travamento
do eixo, a resistencia continua recebendo corrente eletrica e aquecendo-se. Como nao
existe fluxo de ar, o resultado é urn calor excessivo sob o leito do recern-nascido (Figura 3,
p.29), causando risco ao prematuro.
Desta forma, o metodo implementado aproveitou-se do fato do rotor aletado ser
metalico, permitindo a reflexao da luz. Assim, emprega-se urn emissor (led) e um receptor
de radiacao infravermelho (fotodiodo) trabalhando apontados 45 graus para as aletas.

61
Quando o motor esta girando e as aletas estao separadas por urn vao de 5 mm uma da
outra, a radiacao re fletida pelo rotor é captada no fotodiodo receptor e convertida em
pulsos eletricos. Estes pulsos sao amplificados e ceifados, cuja finalidade é limitar a
amplitude do trem de pulsos que produzirdo o disparo do multivibrador monoestavel. A
saida do multivibrador é conectada ao driver de acionamento do rele que possui o contato
NF (normalmente fechado) em serie corn a resistencia de aquecimento (Figura 11).
Quando o rotor aletado para, cessam os pulsos sobre o fotodiodo receptor. Como eram os
pulsos que mantinham o multivibrador monoestavel disparado, apps o tempo
preestabelecido (no projeto foi utilizado 40 segundos) por uma constante de tempo RC, sua
sada aciona a bobina do rele, abrindo o contato NF. Essa medida desconecta a resistencia
de aquecimento da rede eletrica. A corrente eletrica sobre a resistencia so sera
restabelecida quando os pulsos tornarem a aparecer sobre o fotodiodo receptor. 0 diagrama
em blocos representado na Figura 13 ilustra a ideia de protecao contra falhas na ventilacao.
Rotor
Aletado
Fotodiodo
Receptor
Amplificador Ceifador Monoestavel
Driver
Acionamento
Bobina do Rale
Figura 13 - Diagrama em blocos do circuito de deteccao e atuador sobre a falha na
ventilacao
4.3.5.3 QUEDA DE ENERGIA
A norma IEC NBR 601-2-19 prescreve que o equipamento deve monitorar as
temperaturas (do compartimento do RN e da temperatura de pele) e a umidade relativa do

62
ar, pelo menos 3 minutos ap6s o fornecimento de energia da rede eletrica ter sido
interrompido e acionar o alarme sonoro e visual (ABNT, 1997).
Para resolver esse problema é colocado urn conversor CC-CC (corrente continua
para corrente continua), alimentado por bateria recarregavel, 12 V e autonomia de 4A/h
(Amperes/hora). A capacidade de carga da bateria é dimensionada em relacao ao tamanho
fisico disponivel no interior do movel da incubadora (por exemplo: baterias de 7A/h nao
cabem no interior do mesmo) e que deve durar, pelo menos, 3 minutos. Como o circuito
consome perto de 1 A, a bateria utilizada em alarmes residenciais (4A/h) supre a condicao
da norma. 0 conversor CC-CC deve fornecer as tensoes de alimentacao para os circuitos
do microprocessador e logica de controle (+5VDc); tensao para os atuadores e alarmes
(+12VDc) e a tensao de -15VDc para o contraste do LCD (vide Tabela VII.II, Anexo VII).
Urn circuito de carga para as baterias permite a durabilidade do sistema autOnomo quando
houver alimentacao pela rede eletrica. 0 diagrama esquematico da fonte de alimentacao e
do circuito de carga da bateria estao descritos no Anexo IV.

CAPITULO 5
RESULTADOS
5.1 INTRODUcAO
Neste capitulo sera() apresentados os ensaios realizados no prototipo desenvolvido,
de acordo corn a norma tecnica NBR-IEC-601-2-19, visando a futura certificacdo do equipamento.
Os ensaios foram realizados em urn ambiente corn a temperatura controlada
(+25°C) e umidade relativa do ar entre 75 e 80%. Os testes realizados seguirdo a seqiiencia
da norma tecnica NBR-IEC-601-2-19, dos topicos apresentados no Anexo II.
5.2 ENSAIOS REALIZADOS
5.2.1 TEMPERATURAS EXCESSIVAS
As temperaturas medidas nas superficies passiveis de entrar em contato corn o RN
atingiram 38°C no maximo para superficies metalicas e nao metalicas (medida pelo instrumento
PENTA FIVE SENSORS - FULL GAUGE CONTROLLERS; contendo 5 sensores;
faixa de operacdo de —50,0 a +150,0 °C; resolucao de 0,1°C e exatidao de ± 0,3°C do fundo
de escala.).
5.2.2 ERROS HUMANOS
Seguindo-se as recomendacoes da norma, o sensor de temperatura do RN foi implementado
coin trava de seguranca, atraves de urn conector mini DIN (industrial) para que
ndo haja inversdo do cabo no painel do equipamento e cause dano no sensor.
Quando ha desconexdo ou falha do sensor de pele, o equipamento automaticamente
altera o modo de operacdo de ITC para ATC atraves de uma rotina interna no software
desenvolvido, e a indicacao é feita no lado inferior direito do display. 0 DS 1624S facilita

64
esta tarefa pois cada temperatura medida depende de urn comando que o microcontrolador
envia para o sensor (start convert). Quando o sensor nao responde, por algum problema
eletrico (desconexao, curto-circuito ou mau funcionamento) a rotina do
a falha e a indica.
software interpreta
Para que o operador perceba que o controle de temperatura nao esta mais relacionado
com o sensor do RN, existe uma indicacao no LCD para que seja providenciada a substituicao
do sensor do RN. A Figura 14 ilustra o display na condicao de falha ou desconexao
do sensor do RN.
Figura 14 - Foto indicando que o sensor de pele esta desconectado ou que existe alguma
falha ou anormalidade.
5.2.3 EXATIDAO NOS DADOS DE OPERACAO
5.2.3.1 TEMPO DE AQUECIMENTO
Foi montado, na sala de ensaios, urn sistema de monitorack corn 5 sensores (Figura
ILII, Anexo II), objetivando determinar a curva de aquecimento da incubadora e, na
condicao de temperatura estabilizada, os valores da temperatura sobre o colchao. Foram
realizadas 136 medidas de temperatura em cada urn dos pontos A, B, C, D, E, em intervalos
de 1 minuto para cada aquisicao corn o equipamento no modo ATC (ou seja, sem o

65
sensor do RN). 0 numero de amostras utilizado para compor o grafico foi determinado a
parfir de urn ensaio de 24 horas em laboratorio (1440 amostras) devidamente armazenadas
no computador. Apos a analise, verificou-se que a incubadora apresentava repetibilidade
nas amostras apos 2 horas de ensaio (ou acima de 120 amostras).
A parfir da temperatura no ponto A (ponto central do colchao) foi tracada a curva
de aquecimento da incubadora (Figura 15). A temperatura de controle é de 37,0 °C (para
cumprir a exigencia da norma NBR IEC 601-2-19 que prescreve 12°C acima da temperatura
ambiente para realizar este ensaio).
Temperatura (°C)
38,0
36,0
34,0
32,0
30,0
28,0
Temperatura
no ponto
A
do colchao
26,0
24,0
22,0
11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110111111111111111111111111111111111111111111111111111111
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136
Tempo (minutos)
Figura 15 - Curva de aquecimento da incubadora neonatal RNP 225 desenvolvida.
0 tempo de aquecimento, conforme ensaio, é determinado a partir da temperatura
inicial da incubadora no ponto A (24,8°C) ate a temperatura elevar-se em 11°C (35,8°C). 0
tempo medido ate que a temperatura tenha alcancado os 35,8°C foi de 64 minutos. Como o
tempo de aquecimento é um dado que deve constar no manual de operacao do equipamento,
e nao deve ser ultrapassado em mais de 20% na pratica, é prudente especificar uma
margem de seguranca descrevendo que a incubadora estara pronta para o use apos 1 hora e
15 minutos de aquecimento.

66
0 tempo para aquecer a incubadora significa o tempo em que a mesma estard disponivel
para use em uma UTIN. Quanto menor o tempo, melhor para a equipe clinica que
pode contar corn mais uma unidade de tratamento, porem os custos envolvidos para a melhoria
deste item sdo relativamente altos. Seria necessario criar um novo molde de alumfnio
para a base do equipamento, bem como reprojetar os dutos de ar quente aquecem o
interior do compartimento do RN. A empresa nao dispunha de recursos para tais modificacOes
e preferiu nab disputar essa melhoria com os concorrentes.
A solucdo para diminuir o tempo de aquecimento da incubadora é controlar o chaveamento
de mais de uma resistencia eletrica, deixando-as em paralelo quando necessitar
de mais calor no compartimento. A partir do momento que a temperatura medida estiver
proxima a temperatura de controle, o software pode determinar a abertura deste circuito
paralelo, e assim manter apenas uma resistencia funcionando novamente. Essa medida
permite uma diminuicao do tempo de espera para condicionar o equipamento e nao prejudica
a estabilidade do sistema de controle.
5.2.3.2 TEMPERATURA MEDIA DA INCUBADORA
Aproveitando os dados adquiridos no item 5.2.3.1, foi expandida a area do grafico
na condicao de temperatura estabilizada (Figura 16), pr6xima a temperatura de controle em
37°C. Esta medida determina as oscilacoes de temperatura em relacao ao set-point escolhido
para a temperatura de controle. Quando a temperatura ultrapassa o valor estabelecido na
temperatura de controle (37,0°C), sobe ate 37,1°C apenas uma vez durante aproximadamente
2 minutos. Em regime de trabalho, a incubadora oscila entre o valor de 37,0°C, definido
no set-point, e 36,8°C como limite inferior.

67
A norma NBR 1EC 601-2-19 aceita variacOes ate de ± 0,5°C na condicao de temperatura
estabilizada, e os testes apresentam uma variacao de ± 0,2 °C (37,0°C — 36,8°C) corn
o colchao na horizontal.
Temperature (°C)
37,2
37,0
36,8 -
36,6 -
36,4
36,2 -
36,0 -
35,8 -
35,6
............
80 90 100 110 120 130 140
Tempo (minutos)
Figura 16 - Detalhe da oscilacao sobre a temperatura de controle, na condicdo de
temperatura estabilizada da incubadora neonatal RNP 225 desenvolvida.
Os ensaios de temperatura estabilizada foram realizados corn a temperatura de controle
em 32 e 36°C, conforme recomenda a norma. Foi necessario cerca de 30 minutos entre
os ensaios para que a temperatura da incubadora reduzisse naturalmente de 37 para
36°C, e de 3 horas, de 36 para 32°C. Os dados coletados estao na Tabela 2.
Tabela 2 - Valores da Temperatura medida nos Pontos A, B, C, D e E do colchao,
na condicao de temperatura estabilizada.
Sensor A Sensor B Sensor C Sensor D Sensor E
Temp. Controle Temp. Controle Temp. Controle Temp. Controle Temp. Controle
32°C 36°C 32°C 36°C 32°C 36°C 32°C 36°C 32°C 36°C
32,6°C 35,7°C 32,8°C 35,9°C 32,6°C 35,6°C 31,9°C 36,2°C 32,0°C 36,1°C
A maxima diferenca entre as temperaturas medidas no compartimento do RN quando
a temperatura de controle é de 36°C, ocorre entre o sensor C e o sensor D e corresponde
a 0,6°C (36,2°C — 35,6°C). Quando a temperatura de controle é de 32°C, a diferenca maxi-

68
ma tambem esta entre os sensores C e D (32,6°C — 31,9°C) e corresponde a 0,7°C. 0 maxim()
valor aceito em norma é 0,8°C, o que estaria aprovado no processo de certificacao,
porem como a area de maior variacao na temperatura esta entre os pontos C e D é prudente
que seja analisada a parte mecanica, aumentando o ntimero de dutos que entram no cornpartimento
do RN, a fim de aumentar a circulacao do ar quente no compartimento, evitando
os caminhos preferenciais atualmente existentes.
5.2.3.3 EXATIDAO DO SENSOR DO RN
0 ensaio de exatidao no sensor de temperatura da pele foi executado conforme o i-
tem 50.104, da sec -do 8, da norma NBR IEC 601-2-19 (ABNT, 1997). A temperatura da
agua do banho-maria e de ±36,0°C ±0,1°C e o termometro padrao tem exatidao de ±0,1°C.
A norma tecnica exige para certificacao um termornetro padrao com exatidao de ±0,05°C,
porem aparelhos deste tipo sao encontrados em institutos de metrologia, onde sao acondicionados
em ambientes climatizados e o manuseio é feito por pessoal especializado. Para a
analise do prototipo utilizar-se-a um sensor de platina (PT100) que possui exatidao de
±0,1°C.
Ressalta-se a dificuldade de confeccao do cabo sensor do RN, pois o mesmo possui
dimensoes reduzidas para a colocacao de um cabo com 4 fios (2 para alimentacao e 2 para
a transferencia de dados), o que impossibilita a soldagem por processos manuais. Alguns
cabos sensores foram confeccionados manualmente, porem as dimensoes ficaram improprias
ao use no neonato, bem como seu isolamento a agua no ensaio em banho-maria nao
foram ideais, podendo provocar corrente de fuga entre os contatos do circuito integrado
DS1624S. 0 cabo sensor do RN utilizado no ensaio esta mostrado nas Figuras 17A e 17B.

69
B
Figura 17- (A) Cabo Sensor do RN, utilizado no ensaio de exatidao de temperatura;
(B) Sensor do RN construido manualmente em detaihe
As temperaturas obtidas estao demonstradas na Tabela 3.
Tabela 3 - Ensaio para determinar a exatidao do Sensor do RN
Temperatura Temperatura
Diferenca
Sensor Padrao Sensor do RN
36,2°C 36,6°C 0,4°C
0 resultado indica que a incubadora tido atenderia aos requisitos dos testes de exatiddo
do sensor do RN, porque o erro entre a temperatura medida e a padrao deve ser menor
ou igual a ±0,3°C. Para solucionar esse problema, salientando-se que nao existe circuito
de calibracao externo para compensacdo do erro, pois o sensor é digital, a maneira
encontrada para corrigir o erro na medida de temperatura do sensor do RN é a utilizacao da
memoria E2PROM de 256 bytes interna ao DS1624S, gravando-se uma curva de correcao,
dependendo do grau de erro encontrado em cada componente eletronico. Nesse caso, todos
os sensores deverao ter uma tabela de correcao gravada em linha de producao.
Esta situacao explicita que o sensor digital tambem possui alguns problemas para
atingir a exatidao exigida em norma. A tarefa de gravar uma tabela de correcao interna ao
sensor ainda é uma vantagem em relacao aos sensores analogicos porque pode ser feita em
urn Tote grande de sensores e os mesmos estocados para integracao futura nos equipamentos
a serem montados. 0 sensor analOgico, por outro lado, tem que ser corrigido apos ter
sido integrado ao cabo de ligacao com a incubadora. Neste caso, o ajuste seria feito manu-

70
almente e seria especifico para aquele equipamento no qual esta conectado, pois a resisten-
cia eletrica no caminho do elemento sensor ate o display é diferente para cada equipamento
montado.
Deve-se ressaltar que o sensor do RN so sera imerso em agua para ensaios de certificacao.
Em condicoes normais de trabalho, o sensor estard em contato com a pele do bebe
e sera periodicamente higienizado corn produtos nao abrasivos. Porem, o problema da u-
midade interna do sensor atraves da infiltracao d'agua pela resina de vedacao so pode ser
resolvido quando for encontrada uma empresa que entregue o cabo sensor montado em
peca plastica
5.2.3.4 TEMPERATURAS ALTAS
Seguindo-se a secao 10 - prescricoes para construcao da NBR IEC 601-2-19 foram
tomados os cuidados para que a temperatura nao ultrapasse o limite maxim em norma,
tanto para o modo ATC como ITC. A protecao foi feita somente por software. Quando a
temperatura de controle selecionada pelo usuario ultrapassar os 37°C, um led amarelo a-
cende, indicando que o operador passou da faixa normal de controle e esta aumentando o
risco. Nao haveria condicoes de proibir o acesso do operador para temperaturas acima dos
37°C porque a norma prescreve essa faixa extra. Uma foto do painel frontal, corn o led
amarelo aceso indicando que a temperatura de controle esta acima dos 37,0°C, é apresentada
no Anexo VIII.
5.2.3.5 RUIDO SONORO
0 ruido continuo ao qual o recem-nascido fica submetido dentro da incubadora deve-se
principalmente ao ventilador eletrico que insufla o ar atraves da resistencia.
Os niveis sonoros dos alarmes dentro e fora do compartimento do RN tambem devem
ser medidos e estar entre alguns valores prescritos em norma para que nao sejam elevados
demais, assustando o bebe, nem tao baixos que a equipe de tratamento nao os °Ka
e, por este motivo, nao atenda a solicitacao de alarme.

71
Os niveis de ruido foram avaliados corn urn decibelimetro digital, marca MINIPA,
modelo MSL-1350, faixa de frequencia de 30Hz a 12kHz, resolucao de 0,1 dB, calibracao
interna atraves da oscilacao interna de uma onda senoidal de 1kHz e 94dB. 0 microfone do
tipo Condensador eletrico de meia polegada foi colocado a 100mm do centro do colchao
(ponto A da Figura II.II, Anexo II). 0 mid° de fundo medido no ambiente da sala de ensaios
foi de 10 dB, para uma temperatura de controle em 33°C e UR% medida no compartimento
do RN em 80%. Os resultados obtidos estao demonstrados nas Tabelas 4 e 5.
Tabela 4 - Resultados do ensaio para determinar a pressao sonora dentro e fora do compartimento
do RN corn o buzzer soando.
Alarme sonoro
disparado
Nivel sonoro a 3 metros
de distancia
Nivel sonoro no compartimento
do RN
Nivel sonoro Nivel sonoro medido
prescrito em norma
> 65dB 78dB
< 80dB 70dB
Tabela 5 - Resultados do ensaio para determinar a pressao sonora dentro e fora do compartimento
do RN corn o buzzer silenciado.
Alarme sonoro
desligado
Nivel sonoro
prescrito em norma
Nivel sonoro
medido
Nivel sonoro no compartimento
do RN
60dB
47dB
Os niveis sonoros se mantiveram dentro dos valores prescritos em norma pelo modelo
de buzzer escolhido (piezoeletrico, 12V, acionamento intermitente) e pelo local onde
esta fixo no equipamento (parte inferior do !novel da incubadora). Observe-se que, se o
buzzer estiver fixo no painel frontal, o nivel sonoro medido dentro do compartimento do
RN e superior aos 80 dB permitidos (em ensaio realizado, o valor medido foi de 84 dB).
Ressalta-se que os baixos ruidos encontrados no prototipo desenvolvido deve-se ao use de
urn motor eletrico do tipo brushless (sem escovas), e corn urn eixo mancal de alta precisdo
e silencioso.

CAPITULO 6
DISCUSSAO GERAL E CONCLUSOES
Urn equipamento biomedico atualizado tecnologicamente pode trazer vantagens a
pacientes, equipe clinica, hospitais, sistema de sadde e fabricante. Ao paciente, a principal
vantagem e quanto a seguranca: equipamentos mais modernos, em geral, ja foram concebidos
sob o rigor de normas t8cnicas atualizadas. A equipe clinica em geral se beneficia de
maiores recursos para atender ao paciente quando se trata de equipamentos mais novos.
Para o hospital e/ou sistema de saide como urn todo, a maior vantagem vem de forma indireta:
equipamentos novos corn mais recursos acabam reduzindo o period° de internamento,
alem de apresentar menos gastos corn manutencao, reduzindo o valor do investimento para
o atendimento de urn determinado nilmero de pacientes. Finalmente, o proprio fabricante
acaba se beneficiando quando se trata da producao de equipamentos mais modernos, pois
alem de comercializar equipamentos mais competitivos, terao, em geral, menos problemas
corn peps de reposicao ou mesmo peps para fabricacao do que em equipamentos mais
antigos.
6.1 INTRODUcA0
A partir do estudo da norma tecnica que envolve o equipamento neonatal, o projeto
dos circuitos eletronicos e os ensaios realizados, serao mostrados neste capitulo as conclusoes
e uma visao geral sobre o desenvolvimento de equipamentos biomedicos corn a finalidade
de certificacao.
6.2 DIFICULDADES NO PROJETO
0 projeto teve a duracao de dois anos a partir do contato corn a empresa ate a entrega
do prototipo a certificacao. Nesse periodo as maiores dificuldades se concentraram
em encontrar componentes eletronicos que atendessem ao cumprimento da norma NBR

73
IEC 601-2-19, alem de prazo, quantidade de fornecimento e o devido suporte tecnico. Alguns
componentes sao importados por empresas representantes no Brasil, porem algumas
vezes o suporte tecnico dessas empresas nao possula experiencia suficiente para esclarecer
as dtividas de implementacao corn o hardware escolhido.
Devido a evolucao tecnologica, a plataforma de hardware foi modificada duas vezes
nesses dois anos de projeto. A modificacao sempre trouxe vantagens em relacao a plataforma
anterior, como a diminuicao dos custos de alguns componentes e maior praticidade
na linha de montagem, acompanhada de uma necessaria adaptacao no software. Esse foi o
principal motivo para a escolha de uma plataforma de hardware e software corn uma familia
de microprocessadores ou microcontroladores que estivessem bem estabelecidos no
mercado, e que, a cada inovacao, so modificariam os recursos intemos do componente,
nunca a plataforma de hardware definida na especificacao do projeto.
A escolha de um LCD grafico que apresenta ao corpo clinic° as informacoes relevantes
(temperaturas, umidade, alarmes, etc.) passou antes pela aprovacao da empresa
KSS, devido ao seu alto custo em relacao a interface utilizada no modelo anterior da incubadora
neonatal (RNP 225). Nos demais modelos de incubadoras neonatais produzidas no
Brasil existem led's ou lampadas corn inscricoes visiveis informando o status relativo a-
quela situacao. Os sensores de temperatura junto ao RN apresentaram dificuldades na sua
construcao (Capitulo 4). Espera-se que na versao industrial o mesmo possa ser encapsulado
de forma confiavel e compacta, por uma empresa que tenha ferramental para extrusao em
PVC ou algum material plastic° que permita a flexibilidade do cabo e o devido isolamento
da umidade que pode causar um mau funcionamento do componente eletronico.
Os pre-ensaios realizados mostraram que existem, ainda, ajustes a serem feitos no
equipamento da incubadora neonatal para que a mesma se tome urn produto certificado. 0
maior problema é a distribuicao de calor dentro do compartimento do recem-nascido, porque
nos pontos C e D (Figura II.I, Anexo II), os niveis de temperatura medidos (Tabela 2)
estao relativamente distantes. Algumas alteracOes no projeto mecanico deverao ser feitos
em breve, inclusive a alteracao no aquecimento prevendo duas resistencias eletricas deve
ser implementada.

74
Um problema que deve ser resolvido é a exatidao do sensor do RN que apresentou
um erro aproximado de 0,4°C (em modulo), enquanto a norma especifica exige exatidao de
0,3°C. Como este problema pode ser sanado implementando-se uma tabela de correcao na
mem6ria interna do sensor, que sera feito assim que o equipamento passar por urn preensaio
em algum laboratorio credenciado citado no Anexo I.
Existe, tambem, uma caracteristica fragil do equipamento se, na condicao de temperatura
estabilizada, a UTIN nao se estiver na temperatura desejada em norma (entre 20 a
25°C). Se o ambiente da UTIN estiver acima de 31°C e a temperatura de controle estiver
entre 36,0 e 37,0°C, a incubadora neonatal nao consegue estabilizar a temperatura do ar no
compartimento do RN. Esta condicao ambiente da UTIN esta prevista em norma, porem
alguns hospitais da regido Norte, Nordeste e Centro-Oeste do Brasil nao tem UTI's equipadas
corn sistemas de refrigeracao e ar condicionado e portanto podem vir a apresentar na
pratica esta falta de controle da temperatura. Nesta situacao existe uma condicao de risco
ao RN se nao for devidamente alertado que o equipamento deve funcionar nas condicoes
de temperatura prescritas em norma.
6.3 PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS
Utilizando-se a plataforma de hardware desenvolvida para a incubadora neonatal
podem ser desenvolvidos equipamentos correlatos, tais como bercos aquecidos, ou mesmo
maquinas de anestesia.
Visando-se aumentar o conforto do RN e/ou condicoes de operacao da incubadora
por parte do corpo clinic°, poder-se-ia implementar urn sistema de controle da umidade
relativa do ar, urn cancelador de midi° (do ventilador e do ambiente da UTIN) para minimizar
os possiveis danos posteriores na audicao do bebe, e urn sistema de monitoracao
ligada a urn microcomputador para coleta de dados. Para este tipo de implementacao, fazse
necessaria a alteracao da plataforma de desenvolvimento do microcontrolador utilizado
para urn DSP (Processador Digital de Sinais), devido a resposta do sistema para cancelamento
de ruido.

ANEXOS

76
ANEXO I
LABORATORIOS CREDENCIADOS PELO MINISTERIO DA SAUDE
PARA CERTIFICA00 DE EQUIPAMENTOS BIOMEDICOS NO
BRASIL

77
LABORATORIOS CREDENCIADOS PELO MINISTERIO DA SAUDE
PARA CERTIFICA0.0 DE EQUIPAMENTOS BIOMEDICOS NO BRASIL
1- IEE/USP - Instituto de Eletrotecnica e Engenharia da Universidade do Estado de
Sao Paulo; servico Tecnico de Aplicacoes Medico-Hospitalares
Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 - Cidade Universitaria
Sao Paulo - SP.
2- IPT/SP - Laboratorio de Avaliacao Eletrica
Av. Prof. Almeida Prado, 532 - Cidade Universitaria - Sao Paulo - SP.
3- LABELO/PUC-RS - Laboratorio Especializado em Eletroeletronica
Av. Ipiranga, 6881 - Predio 30 - Bloco3 - Sala200 - Parteon
Porto Alegre - RS.
4- LEB/EPUSP - Escola Politecnica da Universidade do Estado de Sao Paulo
Av. Luciano Gualberto, Travessa 3, n° 158, Predio D, Engenharia
Eletrica, Sala D2-05 - Cidade Universitaria - Sao Paulo - SP.

78
ANEXO II
TOPICOS DA NORMA TECNICA NBR-IEC-601-2-19:
PRESCRIOES PARTICULARES PARA SEGURANCA DE
INCUBADORAS PARA RECEM-NASCIDOS (RN)

79
SEcA. 0 UM - GENERALIDADES
0 objetivo da norma particular é estabelecer os requisitos para incubadoras que minimizem
os riscos ao paciente e ao usuario e especificar os ensaios que possam verificar a conformidade
corn esses requisitos (ABNT, 1997). Toda a analise a seguir estard referenciada ern
relacao a Norma NBR-IEC-601-2-19, as quais foram transcritas literalmente da referida norma.
TERMINOLOGIAS E DEFINIOES
" Incubadora: E urn involucro destinado a conter urn RN e que possui secao(6 -es) transparente(s)
que permita(m) visualizar o RN, provido de meios para que se controle o
ambiente dentro do compartimento do RN, principalmente por ar aquecido.
Compartimento do RN: Parte da incubadora destinada a conter urn RN.
Incubadora em ATC: Incubadora na qual a temperatura do ar é controlada automaticamente
por um sensor de temperatura do ar a urn valor estabelecido pelo
usuario.
Incubadora em ITC: Incubadora corn temperatura do ar controlada, que possui a capacidade
adicional de controlar automaticamente a temperatura do ar da incubadora,
a fim de manter a temperatura conforme foi a medida por urn
sensor de temperatura da pele proxima a urn valor pelo usuario.
Temperatura de Pele: Temperatura da pele do RN em urn ponto no qual é colocado o sensor
de temperatura da pele.
Temperatura Media: A media entre as temperaturas maxima e minima em qualquer ponto
especificado do compartimento do RN, obtida durante a condicao de
temperatura constante.

80
Temperatura de Controle: Temperatura selecionada no controle de temperatura. Tambem
referenciada como SP (set point).
Temperatura da Incubadora: Temperatura do ar em urn ponto 10 cm acima do centro geometric°
da superficie do colchdo, no compartimento do RN (Figura
I.II, Anexo II).
Temperatura Media da Incubadora: Media das maximas e minimas temperaturas da incubadora,
obtida durante a condicao de temperatura constante
(Figura II.II, Anexo II).
Condicao de temperatura constante: Condicao alcancada quando a temperatura da incubadora
nao variar em mais de 1°C no period° de 1 hora (Figura
11.II, Anexo II). "
A= sensor da temperatura da incubadora
B, C, D, E = sensor da temperatura do ar
Os pontos de medigao A a D estk em urn piano paralelo ao colchao e a uma
distancia de 10 cm dele
Figura I.II - Posicionamento dos sensores de temperatura sobre o leito do RN para ensaios
(adaptado de ABNT, 1997).

81
Temperatura da
Incubadora (°C)
Variack de temperatura 0,5°C
corn o colch5o inclinado : 1,0°C
Temperature media
da incubadora
Tempo de
aquecimento
Condiceio de temperatura estabilizada
tempo
Figura II.II - Curva Temperatura da Incubadora X Tempo de Aquecimento de acordo com a
norma NBR IEC-601-2-19 (adaptado de ABNT, 1997).
PRESCRIOES GERAIS
- " As condicoes anormais sob uma s6 falha aplicaveis sao o curto-circuito ou circui-
to aberto dos componentes ou da fiacao que causem a ocorr8ncia de faiscas, ou
aumentem a energia das faiscas ou as temperaturas.
- Se nao for especificado de outra forma nessa norma particular, todos os ensaios
devem ser executados a uma temperatura ambiente dentro da faixa de 21 a 26°C.
- Se nao for especificado de outra forma, a temperatura de controle, durante os en-
saios, deve ser de 34°C ±1°C, devendo sempre exceder a temperatura ambiente em
pelo menos 3°C. "

82
IDENTIFICAcAO, MARCACAO E DOCUMENTOS
- "A incubadora nao equipada corn analisador de oxigenio integrado e que forneca
meios para a administracao de oxigenio deve ser rotulada em posicao de facil visualizacao,
corn texto que declare: "Ao se ministrar oxigenio, deve ser utilizado urn
analisador de oxigenio" .
- Se urn aquecedor for acessivel sem a utilizacao de uma ferramenta, deve ser exibido
urn aviso ou uma rotulagem pr6xima a ele, advertindo sobre a alta temperatura
da superficie.
- Os controles de temperatura devem estar claramente rotulados corn os ajustes de
temperatura sobre eles ou pr6ximo a eles. As rotulagens devem ser feitas em intervalos
de nao mais de 0,5°C para as incubadoras corn controle no modo ATC e de
nao mais que 0,25°C para incubadoras no modo ITC. A rotulagem dos valores maximos
e minimos dos controles e indicadores deve ser feita de forma tal que nao
confunda corn relacao aos valores de controle e/ou aos valores indicados.
- As instrucOes para utilizacao devem adicionalmente conter:
a) Urn procedimento recomendado de manutencao preventiva e a frequencia
para a verificacao da conformidade corn as especificacOes do produto.
Uma declaracao de que a incubadora deve ser utilizada apenas por pessoal
adequadamente treinado e sob a direcao de equipe medica qualificada, familiarizada
corn os riscos e beneficios atualmente conhecidos na utilizacao
da incubadora.
b) Uma advertencia de que a luz solar direta ou outras fontes radiantes de
calor podem causar urn aumento na temperatura da incubadora em niveis
perigosos.
c) Uma declaracao de que mesmo ern pequenas quantidades de agentes inflamaveis,
como titer ou alcool, deixadas na incubadora, podem causar
urn incendio em associacao corn o oxigenio.

83
d) Uma especificacao do tempo de aquecimento da incubadora.
e) Uma recomendacao da posicao e metodo de utilizacao do sensor de temperatura
da pele, incluindo uma advertencia contra sua possivel utilizacao
como sensor retal de temperatura, se tal advertencia for aplicavel.
f) Uma informacao sobre a faixa da temperatura de controle e da umidade
relativa da incubadora. Se a incubadora nao tiver meios de controlar o
grau de umidade, isto deve ser declarado nas instrucaes para utilizacao.
g) Quando for aplicavel, uma declaracao do peso maximo permitido de e-
quipamentos adicionais deve ser colocada nas prateleiras conectadas com
a incubadora.
h) Para o equipamento do tipo B, onde o RN possa nao estar isolado do terra,
uma advertencia de que deve ser tornado este cuidado particular para
garantir que os equipamentos adicionais conectados ao RN sejam eletricamente
seguros.
i) Quando for aplicavel, uma informacao sobre como os alarmes audiveis e
visuais podem ser verificados.
j) Uma advertencia declarando que a administracao de oxigenio pode elevar
o nivel de ruido para o RN dentro da incubadora.
k) Uma explicacao sobre a operacao dos equipamentos suplementares de
oxigenio fornecidos para utilizacao corn a incubadora ou conforme estiver
especificado nos documentos acompanhantes.
1) Uma declaracao de que um analisador de oxigenio deve ser empregado
quando o oxigenio for fornecido ao RN. "

84
SEcA0 SETE - PROTE00 CONTRA TEMPERATURAS EXCESSIVAS E
OUTROS RISCOS DE SEGURAKA
TEMPERATURAS EXCESSIVAS
" A temperatura das superficies passiveis de entrar em contato com o RN nao deve
exceder 40°C para superficies metalicas e 43°C para superficies de outros materiais.
Estes requeisitos se aplicam nas condicOes normais e nas condiVies anormais
sob uma so falha, incluindo: falha na circulacao de ar, falha de urn termostato ou
desconexao do sensor de temperatura da pele.
PREVEN00 CONTRA FOGO
A fim de eliminar o risco do oxigenio se inflamar em virtude de componentes eletricos
que possam ser uma fonte de ignicao nos compartimentos fechados do equipamento que contiverem
urn sistema de oxigenio, pelo menos um dos requisitos a seguir deve ser aplicado:
- Os componentes eletricos devem estar separados dos compartimentos nos quais
pode ocorrer urn actimulo de oxigenio, atraves de urn obstaculo lacrado em todas
as juntas e em quaisquer orificios para cabos ou para outras finalidades. A ventilacao
necessaria sob essas disposicoes deve ser tal que a concentracao de oxigenio
no compartimento que contiver componentes eletricos nao deve exceder 4 porcentagens
de volume (%Vol) acima do nivel ambiente. Se este requisito for obtido por
ventilacao forcada, os meios para urn alarme no caso de mau funcionamento devem
ser providenciados.
- Os circuitos eletricos que podem produzir faiscas ou gerar aumento de temperatura
em superficies e que poderiam ainda ser uma fonte de ignicao, devem ser projetados
de forma que nao ocorra nenhuma ignicdo. Pelo menos dois dos seguintes requisitos
devem ser satisfeitos na condicao normal ou condicao sob uma so falha:

85
1- 0 produto do valor eficaz da tensao sem carga pelo valor eficaz da
corrente em curto-circuito nao deve exceder IOVA.
2- A temperatura da superficie dos componentes nao deve exceder
300°C. "
ERROS HUMANOS
" Todos os sensores de temperatura, incluindo os sensores de temperatura da pele,
devem estar claramente rotulados corn a funcao a que se destinam. Nao deve ser
possfvel conectar urn sensor a urn soquete inadequado no equipamento.
- Quando uma incubadora no modo ITC operar como ATC, ou seja, nao houver
condicoes de funcionamento do sensor de temperatura da pele, deve haver uma
clara indicacao do modo de operacao em utilizacao.
- Cada controle de temperatura se tiver uma acao rotativa, deve ser organizado de
forma que uma rotacao no sentido horario produza aumento na temperatura."
INTERRUKAo NO FORNECIMENTO DE ENERGIA
" 0 equipamento deve ser projetado de forma que uma interrupcao e uma restauracao
no fornecimento de energia eletrica nao alterem a temperatura de controle ou
outros valores preestabelecidos."

86
SEcA0 OITO - EXATIDAO NOS DADOS DE OPERA00 E PROTE00
CONTRA SAiDA INCORRETA
EXATIDAO NOS DADOS DE OPERA00
" Durante a condicao de temperatura estabilizada, a temperatura da incubadora nao
deve ficar diferente da temperatura media da incubadora em mais de 0,5°C. A conformidade
deve ser verificada pela medicao em temperaturas de controle de 32°C e
36°C em urn period() de pelo menos 1 hora.
Corn a incubadora operando como uma ATC e corn a temperatura de controle ajustada
para qualquer temperatura dentro da sua faixa, a temperatura media em cada
urn dos pontos A, B, C, D e E, conforme especificado na instrucao de ensaio na
Figura I.II, nao deve diferir da temperatura media da incubadora em mais de 0,8°C
na utilizacao normal. Em qualquer posicao do colchao inclinado, a temperatura nao
deve diferir em mais de 1°C. 0 ensaio sera verificado pela colocacao de sensores
de temperatura calibrados em cinco pontos em urn piano paralelo a superficie do
colchao e a 10cm acima dela. 0 ponto A deve ser urn ponto 10cm acima do centro
do colchao. Os outros pontos devem ser o centro das quatro areas formadas pelas
linhas, as quais divide tanto a largura quanto o comprimento em duas partes (pontos
B e E). A temperatura media em cada urn destes cinco pontos deve ser medida
em temperaturas de controle de 32 e 36°C. A diferenca entre os cinco valores medidos
e a temperatura media da incubadora medida devem ser comparados e o colchao
no momento do ensaio deve estar na posicao horizontal.
As incubadoras no modo de operacao ITC devem estar equipadas corn urn sensor
de temperatura da pele e a temperatura medida pelo sensor deve ser continuamente
exibida e claramente visivel. Se, alem disso, a exibicao for utilizada para apresentar
qualquer outro parametro, isto deve ser obtido corn o emprego de uma chave interruptora
de acao momentanea. A faixa de temperatura exibida deve ser no minim()
de 33 a 38°C.

87
A exatidao do sensor de temperatura da pele utilizado na incubadora deve estar
dentro de ±0,3°C. 0 ensaio para verificar a conformidade deve imergir o sensor de
temperatura da pele em banho-maria corn a agua controlada em flutuacao inferior
±0,1°C em torno da temperatura de controle de 36°C. Urn termometro-padrao corn
exatidao de ±0,05°C deve estar posicionado corn seu bulbo proximo ao sensor de
temperatura da pele. A leitura do termometro-padrao deve ser comparada corn a
temperatura exibida e sua diferenca nao deve exceder 0,3°C menos o erro do termometro-padrao.
- Corn a incubadora operando no modo ITC com o colchao na horizontal, a temperatura
medida no sensor de temperatura da pele, nab deve diferir da temperatura de
controle em mais de 0,7°C na condicao de temperatura estabilizada. 0 ensaio deve
ser realizado corn a temperatura de controle em 36°C.
- Uma indicacao de temperatura da incubadora deve ser fornecida por meios independentes
de qualquer dispositivo utilizado para controlar a temperatura da incubadora.
0 dispositivo deve possuir faixa de operayao de pelo menos 20 a 40°C e
ser utilizado exclusivamente para a indicacao da temperatura da incubadora. Alem
disso, deve ser localizado de forma que seja facil a leitura sem a abertura da incubadora,
mesmo quando estiver operando ern urn ajuste maximo de umidade. Nao
deve ser utilizado termometro de mercurio. A leitura do dispositivo de medicao de
temperatura nao deve diferir da temperatura da incubadora medida por urn term&
metro-padrao em mais de 0,8°C, menos o erro do termometro-padrao. 0 ensaio da
conformidade deve ser verificado em temperaturas de controle de 32 e 36°C.
- Corn a incubadora operando no modo ATC, a temperatura media nao deve ser diferente
da temperatura de controle em mais de ±1,5°C a uma temperatura ambiente
entre 21 e 25°C. 0 ensaio deve ser realizado a uma temperatura de controle de
36°C, ern condicao de temperatura estabilizada.
0 tempo para o aquecimento do equipamento nao deve ser diferente em mais de
20% do especificado pelo fabricante. Para o ensaio, corn a temperatura de controle
ajustada 12°C acima da temperatura ambiente, corn a tensao de alimentacao igual a

88
tensao nominal e o equipamento operando como uma ATC, a incubadora é ligada,
iniciando uma condicao a frio. 0 tempo para a temperatura da incubadora elevar
em 11°C é medido (Figura II.II). 0 controle da umidade, se estiver ajustado, deve
ser estabelecido para seu valor maximo. 0 nivel da agua do recipiente umidificador
deve ser o normal e a agua desse recipiente deve estar a temperatura ambiente.
ApOs o ajuste da temperatura de controle na forma descrita no ensaio a seguir, o
excesso da temperatura da incubadora nao deve ser maior que 2°C e a condicao de
temperatura estabilizada deve ser restaurada em 15 minutos. Para o ensaio, a incubadora
deve estar no modo ATC a uma temperatura do compartimento do RN em
30°C, ate que a condicao de temperatura estabilizada seja alcancada. 0 controle de
temperatura é, entao, ajustado para uma temperatura de controle de 34°C. 0 excesso
de temperatura da incubadora e o tempo para que seja alcancada a nova condicao
de temperatura estabilizada, medida a partir da primeira passagem de 34°C,
devem ser medidos.
Qualquer valor indicado de umidade relativa deve possuir exatidao de ± 10% do
valor real medido. A conformidade deve ser verificada pela medic ḏo da umidade
relativa corn urn dispositivo colocado no compartimento do RN. A temperatura de
controle deve ser ajustada para um valor entre 32 e 36°C."
SEcA0 DEZ — PRESCRIOES PARA CONSTRINAO
" Para uma incubadora neonatal operando no modo ATC, a faixa de controle de
temperatura deve ser de 30°C, ou inferior, ate 37°C. A temperatura de controle maxima
pode ser ultrapassada, ate 39°C, por uma interferencia do operador, caso em
que este modo de operacao deve estar indicado por uma lampada amarela de
advertencia facilmente reconhecivel, incluida ou combinada corn a indicacao da
faixa de temperatura pertinente. 0 ajuste maxim da temperatura de controle nao
deve ser menor que 36°C.

89
- Para uma incubadora em ITC, a faixa da temperatura de controle deve ser de 35°C,
ou inferior, ate 37°C. A temperatura de controle maxima pode ser ultrapassada ate
38°C, por uma interferencia do operador.
A incubadora deve possuir meios pelos quail o RN possa ser colocado e retirado
sem a necessidade de se remover a cobertura completamente, ou desconectar tu-
bos, cabos, fios e similares, do RN.
- A incubadora deve estar equipada corn urn limitador termico, que opere independente
de qualquer termostato. Ele deve estar colocado de tal forma que o aquecedor
seja desconectado e urn alarme sonoro e visual seja acionado a uma temperatura
da incubadora que nao exceda 38°C. As incubadoras dotadas de meios para superar
a temperatura de controle em ate 39°C devem estar equipadas corn uma segunda
funcao de limitador termico que opere a uma temperatura da incubadora de
40°C. Neste caso, a acao do fusivel termico de 38°C é inibida automaticamente ou
por mein de uma interferencia do operador.
- Os limitadores termicos nao devem ser auto-restabeleciveis, mas estabeleciveis
manualmente. Devem ser auto-restabeleciveis a uma temperatura da incubadora
entre 39 e 34°C, devendo o alarme funcionar continuamente ate que seja manualmente
restabelecido. 0 ensaio deve ser feito ajustando a incubadora para operar no
modo ATC e ITC. No modo ATC, o termostado é desativado e a incubadora ligada.
No momento que o alarme soar, a temperatura da incubadora nao deve exceder
a temperatura acima especificada e o fornecimento de energia eletrica ao aquecedor
deve ser interrompido. 0 fornecimento de energia nao deve ser restaurado ate
que o limitador termico seja manualmente restabelecido, ou a temperatura da incubadora
seja inferior a 39°C. Para o modo ITC, o sensor de temperatura da pele é
mantido separadamente a uma temperatura abaixo da temperatura de controle. No
instante em que o alarme funcionar, a temperatura da incubadora nao deve exceder
a temperatura acima especificada e o fornecimento de energia eletrica ao aquecedor
nao deve ser restaurado ate que o limitador termico seja manualmente restabelecido
ou a temperatura da incubadora caia abaixo de 39°C.

90
- Onde urn movimento relativo de qualquer botao de controle e seu mecanismo de
atuacao puder afetar o ajuste da temperatura da incubadora, os mesmos devem ser
presos um ao outro."
SEcA0 ONZE - REQUISITOS ADICIONAIS
ALARMES
- " Se a incubadora possuir urn ventilador para circulacao do ar, urn alarme sonoro e
visual devem ser acionados e o fornecimento de energia eletrica ao aquecedor deve
ser interrompido antes de gerar um risco, quando ocorrer falha na rotacao do ventilador,
ou obstrucao do escape de ar do compartimento da incubadora e, ainda, a
possivel obstrucao da entrada de ar. No caso de falha do ventilador, o equipamento
nao deve liberar chamas, metal fundido ou gas venenoso ou inflamavel. A conformidade
deve ser verificada pela incubadora no modo ATC, na condicao de temperatura
estabilizada corn a temperatura de controle de 34°C, quando o ventilador estiver
desativado, a circulacao de ar para o compartimento do RN estiver obstrulda
(quando existirem diversas entradas de ar, ou se estiverem protegidas de urn bloqueio
inadvertido, a segunda parte do ensaio nao se faz necessaria), houver bloqueio
da entrada de ar, quando aplicavel.
- A incubadora controlada pelo RN (modo ITC) deve possuir urn alarme sonoro (visualmente
identificavel) no caso do conector do sensor de temperatura da pele se
tornar eletricamente desconectado, possuir fios em circuito aberto ou possuir fios
em curto-circuito. Caso haja esse tipo de ocorrencia, o fornecimento de energia e-
letrica ao aquecedor deve ser automaticamante interrompido, ou a incubadora é automaticamente
chaveada para o modo ATC, corn temperatura de controle de 36°C
±0,5°C, ou corn temperatura de controle selecionada pelo usuario. 0 sensor recomendado
pelo fabricante deve ser conectado a unidade de controle, inserindo lentamente
seu plugue no soquete correspondente, a fim de determinar se existem posicOes
intermediarias que inibam a ativacao do alarme.

91
- A incubadora deve ser dotada de alarme e identificacao visual para advertir no caso
de interrupcdo no fornecimento de energia eletrica. Em ambos os casos, uma indicacao
sonora e visual da falha no fornecimento de energia eletrica deve ser proporcionada
por urn tempo minim° de 3 minutos.
- Os alarmes sonoros deliberadamente silenciados devem manter indicacao visual.
Tais alarmes devem reiniciar automaticamente sua funcao normal dentro de urn period°
estabelecido pelo fabricante. Para aquecimento da incubadora esse periodo
pode ser de 30 minutos.
- Deverao ser fornecidos meios para que o usuario verifique a operacao dos alarmes
sonoros e visuais. Tais meios podem consistir em informac5es contidas nas instrugoes
de utilizacao.
- Na utilizacao normal, o nivel sonoro dentro do compartimento do RN nao deve exceder
urn nivel de pressao sonora em 60dB, exceto na condicao que o alarme sonoro
estiver disparado. A conformidade deve ser verificada por urn medidor de nivel
sonoro devidamente calibrado, posicionado em 100 a 150 mm acima do centro do
suporte do RN. Para este ensaio a incubadora deve estar operando corn temperatura
de controle de 30 a 33°C e a umidade relativa do ar no maxim°. 0 nivel sonoro de
fundo deve estar, pelo menos, corn 10dB abaixo daquele medido durante o ensaio.
- Quando qualquer alarme da incubadora estiver soando, o nivel sonoro no compar-
timento do RN nao deve exceder urn nivel de pressao sonora de 80dB.
- Alarmes sonoros devem possuir urn nivel sonoro de pelo menos 65dB a uma distancia
de 3 metros perpendicularmente a parte frontal da unidade de controle. 0
nivel de alarme
sonoro nao deve ser ajustavel sem a utilizacao de uma ferramenta.
- Se urn reservatorio fizer parte integrante da incubadora, deve possuir urn indicador
do nivel de agua corn marcacaes de "max" e "min", se o nivel da agua no tanque
nao puder ser visto. 0 tanque deve ser projetado para poder ser drenado sem inclinar
a incubadora.

92
- Na utilizacao normal, a velocidade do ar sobre o colchao nao deve exceder
0,35m/s.
- 0 fabricante deve especificar nos documentos acompanhantes a concentracao maxima
de CO2 que ira ocorrer no compartimento do RN durante o ensaio a seguir
sob condicOes normais. Esta condicao nao deve exceder 0,5%".

93
ANEXO III
CRONOGRAMA DE ATIVIDADES PARA 0 DESENVOLVIMENTO
DA PARTE ELETRONICA DA INCUBADORA NEONATAL

94
CRONOGRAMA DE ATIVIDADES PARA 0 DESENVOLVIMENTO
DA PARTE ELETRONICA DA INCUBADORA NEONATAL
Tabela III.I - Cronograma de atividades para o projeto da parte eletronica da incubadora neonatal
FASES
1 X
Ms 1 I Mes 2 I Mos 3 1 Mes 4 I Mos 5 I Mes 6 I Mes 7
2 XX
3 XX XX
4 XX
5
6
7
8
9
X
XX
X XX XX
X
X
X
FASES
ATIVIDADES
1 I Detalhamento geral do projeto (reunioes, pesquisa, ideias)
2 Aquisicao de pecas, componentes e acesserios
3 Projeto e desenvolvimento em bancada do prototipo compacto
4 Testes preliminares do prototipo compacto
5
Detalhamento para ajuste no protOtipo final (reuni6es)
6 Aquisicao de pecas, corn ponentes e acess6rios
7
Projeto e desenvolvimento em bancada do prototipo final
8 Testes em bancada do prototipo final
9
Confeccao do relatario (manual de operacao, diagramas esquematicos
e listagem do codigo fonte para o software)

95
ANEXO IV
DIAGRAMAS ESQUEMATICOS

W
gEtq
1
w f
2
8
g
.11 IF
2
0
CO
MUD
Fji
Fji
C)
0
BE
4—g
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A
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m
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0
0
C
O
O
0
o
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5
9,
O
Z
O
C)
Titl e
INCUBADORA NEONATAL MICROPROCESSADA

O
O
z
O
Po
23
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-9
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7C1
C
O
cn
0
IND

99
ANEXO V
CARACTERISTICAS TECNICAS DO MICROCONTROLADOR ATMEL
AT89C52

Features
• Compatible with MCS-51 TM Products
• 8K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory
- Endurance: 1,000 Write/Erase Cycles
• Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz
• Three-Level Program Memory Lock
• 256 x 8-Bit Internal RAM
• 32 Programmable I/O Lines
• Three 16-Bit Timer/Counters
• Eight Interrupt Sources
• Programmable Serial Channel
• Low Power Idle and Power Down Modes
Description
The AT89C52 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 8K
bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device
is manufactured using Atmel's high density nonvolatile memory technology and is
compatible with the industry standard 80051 and 80052 instruction set and pinout.
The on-chip
Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a
conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU
with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C52 is a powerful microcomputer
which provides a highly flexible and cost effective solution to many embedded control
(continued)
applications.
PDIP
Pin Configurations
INDEX
CORNER
P1.5 C
P1.6 E
P1.7 E
RST E
(RXD) P3.0
NC E
(TXD) P3.1 E
(INTO) P3.2 C
(INT1) P3.3 E
(TO) P3.4
(71) P3.5
2
3
4
6
7
8
9
10
11
PQFP/TQFP
x
'07 1-
;•.! .. 0 00 0 0
■- aaaa
▪ 9 (-1 9 9 9
0 00000
0_ a 0. CI. a Z> a CL
IT
4 44 34 2 4 14 03 93 83 73 63 53 4
1 2 1 31 415181718 1 92 02 12
(01, 01 .- 00C3 0,-0. 010
0 VI .7( Z Z cLI N
o. o. a 0.
>c x
03 0, 0
•,L
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
E P0.4 (AD4)
P0.5 (AD5)
E P0.6 (AD6)
P0.7 (AD7)
EA/VPP
NC
ALE /PROG
PSEN
_E P2.7 (A15)
.1•7 P2.6 (A14)
_E. P2.5 (A13)
( -12) P1.0 1 40
(T2 EX) P1.1 2 39
P1.2 3 38
P1. 3 4 37
P1.4 5 36
P1 5 I__ 6 35
P1.6 E 7 34
P1.7 C 8 33
RST E 9 32
(RXD) P3.0 C 10 31
(TXD) P3.1 C 11 30
(rRTT)) P3.2 E 12 29
(INS) P3.3 C 13 28
(TO) P3.4 C 14 27
(T1) P3.5 C 15 26
(WR) P3.6 C 16 25
(RD) P3.7 C 17 24
XTAL2 C 18 23
INDEX
CORNER
XTAL1 C 19 22
GND C 20 21
68PLCC
•
■
•
VCC
P0.0 (ADO)
P0.1 (AD1)
P0.2 (AD2)
P0.3 (AD3)
P0.4 (AD4)
P0.5 (AD5)
P0.6 (AD6)
P0.7 (A07)
•
•
a
■
•
■
•
x
..-. .... --. ..--
w 0 ,- 01 0
oocao
;-• i- a a a a
---- --- -
c,0 00
0 0 000
a 0- 0. 0. a. Z > IL 0. 0.
EA/VPP
ALE/PROG
PSEN
P2.7 (A15)
P2.6 (A14)
P2.5 (A13)
P2.4 (Al2)
P2.3 (A11)
P2.2 (A10)
P2.1 (A9)
P2.0 (A8)
4'i -iL144113Q 12421:-
P1.5E 7 5 3 1 43 4139 2.1P0.4 (AD4)
P1 6 2' 8
P1 7 _ 9
38 E P0.5 (ADO)
37 _7 P0.6 (AD6)
RST
(RXD) P3.0
10
11
36 E P0.7 (AD7)
35E EA/VPP
NC _ 12
(TXD) P3.1 _ 13
34 E NC
337 7 ALE/PROD
( F1TTT3 ) P3.2 E 14 32 17 PSEN
OWn) P3.3E. 15 31:71P2.7 (A15)
(TO) P3.47: 16
30 EP2.6 (A14)
(A13)
(T1) P3 5 E.
1 12819202' 2224262722: 23 25 P2.5
U LI Li
0 - 0
JJ z
z ,
CL O. 0- CL 0_ 0.
X X
;0,-';;;:C71
<
AMIN
8-Bit
Microcontroller
with 8K Bytes
Flash
AT89C52
0313F-A-12/97
Anit
Il
4-61

A I1M,
Block Diagram
Vcc
GND
RAM ADDR.
REGISTER
RAM
P0.0 - P0.7
PORT 0 DRIVERS
I
PORT 0 I
LATCH
P2.0 - P2.7
• • • • ••• •
• * • • 4/ • •
PORT 2 DRIVERS
•
#
PORT 2 FLASH
LATCH
14
I
REGISTER I
ACC
STACK
POINTER
I
PROGRAM
ADDRESS
REGISTER
• •
TMP2
TMP1
BUFFER
PSW
ALU
I
INTERRUPT SERIAL PORT,
AND TIMER BLOCKS
•
1
PC
INCREMENTER 11
PROGRAM 14_
COUNTER
PSEN
ALE/PROG
EA / V p,
TIMING
AND
CONTROL
INSTRUCTION
REGISTER
DPTR
RST 00%
PORT 1
LATCH
PORT 3
LATCH
OSC
PORT 1 DRIVERS
PORT 3 DRIVERS
• • • Ilk_ • •
P1.0 - P1.7
4'
• • * ♦ * •
P3.0 - P3.7
4-62 AT89C52

AT89C52
The AT89C52 provides the following standard features: 8K
bytes of Flash, 256 bytes of RAM, 32 I/O lines, three 16-bit
timer/counters, a six-vector two-level interrupt architecture,
a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry.
In addition, the AT89C52 is designed with static logic
for operation down to zero frequency and supports two
software selectable power saving modes. The Idle Mode
stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters,
serial port, and interrupt system to continue functioning.
The Power Down Mode saves the RAM contents but
freezes the oscillator, disabling all other chip functions until
the next hardware reset.
Pin Description
Vcc
Supply voltage.
GND
Ground.
Port 0
Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional I/O port. As an
output port, each pin can sink eight TTL inputs. When 1s
are written to port 0 pins, the pins can be used as highimpedance
inputs.
Port 0 can also be configured to be the multiplexed loworder
address/data bus during accesses to external program
and data memory. In this mode, PO has internal pullups.
Port 0 also receives the code bytes during Flash programming
and outputs the code bytes during program verification.
External pullups are required during program verification.
Port 1
Port 1 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups.
The Port 1 output buffers can sink/source four TTL inputs.
When 1s are written to Port 1 pins, they are pulled high by
the internal pullups and can be used as inputs. As inputs,
Port 1 pins that are externally being pulled low will source
current (I L) because of the internal pullups.
In addition, P1.0 and P1.1 can be configured to be the
timer/counter 2 external count input (P1.0/T2) and the
timer/counter 2 trigger input (P1.1/T2EX), respectively, as
shown in the following table.
Port 1 also receives the low-order address bytes during
ro rammin _ and verification.
Port Pin
Alternate Functions
P1.0 T2 (external count input to Timer/Counter 2),
clock-out
P1.1 T2EX (Timer/Counter 2 capture/reload trigger
and direction control)
Port 2
Port 2 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups.
The Port 2 output buffers can sink/source four TTL inputs.
When 1s are written to Port 2 pins, they are pulled high by
the internal pullups and can be used as inputs. As inputs,
Port 2 pins that are externally being pulled low will source
current (I L) because of the internal pullups.
Port 2 emits the high-order address byte during fetches
from external program memory and during accesses to
external data memory that use 16-bit addresses (MOVX @
DPTR). In this application, Port 2 uses strong internal pullups
when emitting 1s. During accesses to external data
memory that use 8-bit addresses (MOVX @ RI), Port 2
emits the contents of the P2 Special Function Register.
Port 2 also receives the high-order address bits and some
control signals during Flash programming and verification.
Port 3
Port 3 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups.
The Port 3 output buffers can sink/source four TTL inputs.
When 1s are written to Port 3 pins, they are pulled high by
the internal pullups and can be used as inputs. As inputs,
Port 3 pins that are externally being pulled low will source
current (l ip) because of the pullups.
Port 3 also serves the functions of various special features
of the AT89C51, as shown in the following table.
Port 3 also receives some control signals for Flash promin
.., and verification.
.
Port Pin
Alternate Functions
P3.0 RXD (serial input port)
P3.1 TXD (serial output port)
P3.2 INTO (external interrupt 0)
P3.3 INT1 (external interrupt 1)
P3.4 TO (timer 0 external input)
P3.5 T1 (timer 1 external input)
P3.6 WR (external data memory write strobe)
P3.7 RD (external data memory read strobe)
RST
Reset input. A high on this pin for two machine cycles while
the oscillator is running resets the device.
ALE/PROG
Address Latch Enable is an output pulse for latching the
low byte of the address during accesses to external memory.
This pin is also the program pulse input (PROG) during
Flash programming.
In normal operation, ALE is emitted at a constant rate of 1/6
the oscillator frequency and may be used for external timing
or clocking purposes. Note, however, that one ALE
4-63

AT-111I,
pulse is skipped during each access to external data memory.
If desired, ALE operation can be disabled by setting bit 0 of
SFR location 8EH. With the bit set, ALE is active only during
a MOVX or MOVC instruction. Otherwise, the pin is
weakly pulled high. Setting the ALE-disable bit has no
effect if the microcontroller is in external execution mode.
PSEN
Program Store Enable is the read strobe to external program
memory.
When the AT89C52 is executing code from external program
memory, PSEN is activated twice each machine
cycle, except that two PSEN activations are skipped during
each access to external data memory.
EANpp
External Access Enable. EA must be strapped to GND in
order to enable the device to fetch code from external program
memory locations starting at 0000H up to FFFFH.
Note, however, that if lock bit 1 is programmed, EA will be
internally latched on reset.
EA should be strapped to V cc for internal program executions.
This pin also receives the 12-volt programming enable voltage
(Vpp) during Flash programming when 12-volt programming
is selected.
XTAL1
Input to the inverting oscillator amplifier and input to the
internal clock operating circuit.
XTAL2
Output from the inverting oscillator amplifier.
Table 1.
OF8H
( FFH
OFOH
B
00000000
F7H
OE8H
EFH
OEOH
ACC
00000000
E7H
OD8H
ODFH
ODOH
0C8H
OCOH
PSW
00000000
T2CON
00000000
T2MOD
XXXXXX00
RCAP2L
00000000
RCAP2H
00000000
TL2
00000000
TH2
00000000
OD7H
OCFH
0C7H
OB8H
IP
XX000000
OBFH
OBOH
P3
11111111
OB7H
0A8H
I E
OX000000
OAFH
OAOH
P2
11111111
0A7H
98
SCON
00000000
SBUF
XXXXXXXX
9FH
90
88
80 i
P1
11111111
TCON
00000000
PO
11111111
TMOD
00000000
SP
00000111
TLO
00000000
DPL
00000000
TL1
00000000
DPH
00000000
THO
00000000
TH1
00000000
PCON
OXXX0000
97H
8FH
87H
4-64
AT89C52

AT89C52
Special Function Registers
A map of the on-chip memory area called the Special Function
Register (SFR) space is shown in Table 1.
Note that not all of the addresses are occupied, and unoccupied
addresses may not be implemented on the chip.
Read accesses to these addresses will in general return
random data, and write accesses will have an indetermi-
nate effect.
User software should not write 1 s to these unlisted locations,
since they may be used in future products to invoke
Table 2.
T2CON—Timer/Counter 2 Control Register
new
T2CON Address = 0C8H
Bit Addressable
features. In that case, the reset or inactive values of
the new bits will always be 0.
Timer 2 Registers: Control and status bits are contained
in registers T2CON (shown in Table 2) and T2MOD (shown
in Table 4) for Timer 2. The register pair (RCAP2H,
RCAP2L) are the Capture/Reload registers for Timer 2 in
16-bit capture mode or 16-bit auto-reload mode.
Interrupt Registers: The individual interrupt enable bits
are in the IE register. Two priorities can be set for each of
the six interrupt sources in the IP register.
tinnQ
n
Hesei value = uvu,, ,,,,...,
Bit TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 CTT2 CP/RL2
7 6 5 4 3 2 1 0
Symbol
TF2
EXF2
RCLK
TCLK
EXEN2
Function
Timer 2 overflow flag set by a Timer 2 overflow and must be cleared by software. TF2 will not be set when either
RCLK = 1 or TCLK = 1.
Timer 2 external flag set when either a capture or reload is caused by a negative transition on T2EX and EXEN2 =
1. When Timer 2 interrupt is enabled, EXF2 = 1 will cause the CPU to vector to the Timer 2 interrupt routine. EXF2
must be cleared by software. EXF2 does not cause an interrupt in up/down counter mode (DCEN = 1).
Receive clock enable. When set, causes the serial port to use Timer 2 overflow pulses for its receive clock in serial
port Modes 1 and 3. RCLK = 0 causes Timer 1 overflow to be used for the receive clock.
Transmit clock enable. When set, causes the serial port to use Timer 2 overflow pulses for its transmit clock in serial
port Modes 1 and 3. TCLK = 0 causes Timer 1 overflows to be used for the transmit clock.
Timer 2 external enable. When set, allows a capture or reload to occur as a result of a negative transition on T2EX
if Timer 2 is not being used to clock the serial port. EXEN2 = 0 causes Timer 2 to ignore events at T2EX.
TR2
Start/Stop control for Timer 2. TR2 = 1 starts the timer.
Cfr2 Timer or counter select for Timer 2. C a2 = 0 for timer function. C/T2 = 1 for external event counter (falling edge
triggered).
Capture/Reload select. CP/RL2 =1 causes captures to occur on negative transitions at T2EX if EXEN2 = 1. CP/RL2
CP/R L2
= 0 causes automatic reloads to occur when Timer 2 overflows or negative transitions occur at T2EX when EXEN2
= 1. When either RCLK or TCLK = 1, this bit is ignored and the timer is forced to auto-reload on Timer 2 overflow.
Data Memory
The AT89C52 implements 256 bytes of on-chip RAM. The
upper 128 bytes occupy a parallel address space to the
Special Function Registers. That means the upper 128
bytes have the same addresses as the SFR space but are
physically separate from SFR space.
When an instruction accesses an internal location above
address 7FH, the address mode used in the instruction
specifies whether the CPU accesses the upper 128 bytes
of RAM or the SFR space. Instructions that use direct
addressing access SFR space.
For example, the following direct addressing instruction
accesses the SFR at location OAOH (which is P2).
MOV OAOH, #data
Instructions that use indirect addressing access the upper
128 bytes of RAM. For example, the following indirect
addressing instruction, where RO contains OAOH, accesses
the data byte at address OAOH, rather than P2 (whose
address is OAOH).
MOV @RO, #data
Note that stack operations are examples of indirect
addressing, so the upper 128 bytes of data RAM are available
as stack space.
Neff,
4-65

AAM
11
Timer 0 and 1
Timer 0 and Timer 1 in the AT89C52 operate the same way
as Timer 0 and Timer 1 in the AT89C51.
Timer 2
Timer 2 is a 16-bit Timer/Counter that can operate as either
a timer or an event counter. The type of operation is
selected by bit C/T2 in the SFR T2CON (shown in Table 2).
Timer 2 has three operating modes: capture, auto-reload
(up or down counting), and baud rate generator. The
modes are selected by bits in T2CON, as shown in Table 3.
Timer 2 consists of two 8-bit registers, TH2 and TL2. In the
Timer function, the TL2 register is incremented every
machine cycle. Since a machine cycle consists of 12 oscillator
periods, the count rate is 1/12 of the oscillator fre-
quency.
le 3. Timer 2 Operating Modes
RCLK +TCLK CP/RL2 TR2 MODE
0 0 1 16-Bit Auto-Reload
0 1 1 16-Bit Capture
1 X 1 Baud Rate Generator
X X 0 (Off)
In the Counter function, the register is incremented in
response to a 1-to-0 transition at its corresponding external
input pin, T2. In this function, the external input is sampled
during S5P2 of every machine cycle. When the samples
show a high in one cycle and a low in the next cycle, the
count is incremented. The new count value appears in the
register during S3P1 of the cycle following the one in which
the transition was detected. Since two machine cycles (24
oscillator periods) are required to recognize a 1-to-0 transition,
the maximum count rate is 1/24 of the oscillator frequency.
To ensure that a given level is sampled at least
once before it changes, the level should be held for at least
one full machine cycle.
Capture Mode
In the capture mode, two options are selected by bit
EXEN2 in T2CON. If EXEN2 = 0, Timer 2 is a 16-bit timer
or counter which upon overflow sets bit TF2 in T2CON.
This bit can then be used to generate an interrupt. If
EXEN2 = 1, Timer 2 performs the same operation, but a 1-
to-0 transition at external input T2EX also causes the current
value in TH2 and TL2 to be captured into RCAP2H and
RCAP2L, respectively. In addition, the transition at T2EX
causes bit EXF2 in T2CON to be set. The EXF2 bit, like
TF2, can generate an interrupt. The capture mode is illustrated
in Figure 1.
Auto-Reload (Up or Down Counter)
Timer 2 can be programmed to count up or down when
configured in its 16-bit auto-reload mode. This feature is
invoked by the DCEN (Down Counter Enable) bit located in
the SFR T2MOD (see Table 4). Upon reset, the DCEN bit
is set to 0 so that timer 2 will default to count up. When
DCEN is set, Timer 2 can count up or down, depending on
the value of the T2EX pin.
Figure 1. Timer in Capture Mode
OSC + 12
C/T2 = 0
0 -r0
TH2
TL
TF2
C/T2 = 1
CONTROL
TR2
OVERFLOW
T2 PIN
TRANSITION
DETECTOR
CAPTURE
RCAP2H RCAP2L
•
TIMER 2
INTERRUPT
T2EX PIN I 1
EXF2
CONTROL
EXEN2
4-66 AT89C52

106
ANEXO VI
CARACTERISTICAS TECNICAS DO SENSOR DE TEMPERATURA
DS1624S
DA EMPRESA DALLAS SEMICONDUCTORS

107
CARACTERISTICAS TECNICAS DO SENSOR DE TEMPERATURA DS1624S
DA EMPRESA DALLAS SEMICONDUCTORS
Os dados tecnicos de manual do DS1624S sao os seguintes:
- Faixa de medic ḏo de -55 a +125°C
- Incrementos de 0,03125°C
- Leitura da temperatura em 13 bits
-
Tempo de 200ms para Conversab da temperatura em sinal digital (valor tipico)
- 256 bytes de E2PROM interna
- Encapsulamento de 8 pinos em SOIC
(Plastic Small Outline)
- Nab requer componentes externos para medir a temperatura.
0 encapsulamento meanie() do DS1624S esta
descrito na Figura VI.I.
PIN DESCRIPTION
d V DL) SDA
2 Ore Serial Data thpuVOutpul
SDA III I III
SCL
2- Wtre Serial Ctock
SCL III I 2
AO
GNU
Ground
NC I II
At
- Chip Address Input
IIII
:3 Al
Al
Chip Address Input
GNU I II 4 5 II A2 A2 Chip Address Input
VDD Digitat Power Suopty (*W. .5,11)
DS1624S NC No Connection
8-PIN SOIC (208 MIL)
See Mech Drawings
Section
Figura VI.I - Sensor de temperatura DALLAS - DS1624S, em encapsulamento SMD (Surface
Mountage Device) (adaptada de DALLAS SEMICONDUCTORS)
FUNCIONAMENTO DO DS1624S
0 DS1624 consiste em urn termometro digital corn 256 Bytes de memoria E 2PROM
ou memoria apagdvel eletricamente.
A finalidade da memoria integrada ao chip é para permitir ao usuario gravar coeficientes
(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory),
de compensacao para a correcao digital do cristal interno corn a temperatura. qualquer outra
informacao tambem pode ser armazenada nesse espaco de memoria. A conversao de tempera-

108
tura é efetuada em 13 bits de maneira serial e o elemento sensor é o prOprio encapsulamento
do componente (DALLAS SEMICONDUCTORS, 1997). 0 diagrama em blocos é descrito na
Figura VIII.
V DD
STATUS REGISTER &
CONTROL LOGIC
SDA
ADDRESS
AND
SO CONTROL
TEMPERATURE SENSOR
EEPROM MEMORY (256 BYTES)
P(.1
Al
1.2
GND
Figura VIII - Diagrama em blocos funcional do DS1624S (adaptada de
CONDUCTORS, 1997).
DALLAS SEMI-
DIAGRAMA DE TEMPO DO SENSORDS1624S
0 diagrama de tempo do DS1624S esta na Figura VI.III.
e
SDA
RM.
DIRECTION
AST
ACKNOWLEDGEMENT
&GRA& MOM
RECE NCR
SCL
_
START
CONDITION
FoLP
1
ACI

109
LEITURA E ESCRITA NO SENSOR DS1624S
0 protocolo de escrita dos comandos de conversdo da temperatura e inicializacdo do
sensor, bem como a leitura da temperatura convertida estao apresentados na Figura VI.IV.
Write to DS1624
&US ACTIVITY
MASTER
SCA LINE
BUS AC TIVI TY
CONTROL
BYTE
COMMAND
PROTOCOL.
DATA
BYTE
1111 1 1111111
I I I I I I I I I I I I I 1
Read from DS1624
aus Acirvire
MASTER
SDA 1.1NE
BUS ACTIVITY
CON TR 01
BY 1I
0 -0 1 „

110
ANEXO VII
CARACTERISTICAS TECNICAS DO DISPLAY GRAFICO HDM 128GS24

111
CARACTERISTICAS TECNICAS DO DISPLAY GRAFICO HDM 128GS24
- Area visivel de 128x74 mm
- Tamanho do Dot-pitch 0.47x0.47 mm
- Distancia entre os Dots de 0.03x0.03 mm
- Controlador do LCD T6963C Toshiba embutido
- Backlight CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp)
- Dimensoes totais 170x102x14 mm
- Peso 227g
Tabela VII.I - caracteristicas eletricas para o display HANTRONIX HDM 128GS24Y- 1 (considerando
VDD=5.0 ±0.25V 25°C) (adaptada de HANTRONIX INC., 1999).
PARAMETRO SIMBO-
LO
CONDIcA0 MIN TYP MAX UNIDADE
Tensḏo de Operacao
4.5 5.0 5.5 V
VDD
Tensao para o LCD VDD - VL - 17.1 17.8 18.6 V
Max. tensao de entrada VIH - VDD - 2.2 VDD V
Min. tensao de entrada V IL - 0 0.8 V
Max. tensao de saida V0H IDH = 0.2mA VDD - 0.4 - VDD V
Min. tensao de saida VOL -10L = 1.2mA 0 - 0.4 V
Tensao inicializacao do VFLS 0 °C 900 - - V
CCFL
Frecitiencia do CCFL fFL - 15 30 50 kHz
Corrente de consumo IDD VDD = 5V - - 18 mA

112
Tabela VII.II - Valores maximos absolutos para o display HANTRONIX HDM 128GS24Y-1
(adaptada de HANTRONIX INC., 1999)
PARAMETRO SIMBOLO MIN MAX UNIDADE
Tensao de alimentacao VDD-Vss 0 7.0 V
Tensao para o LCD V L -29V 7.0 V
Tensao de entrada YIN
0 7.0 V
Tensao do CCFL VFL 0 1500 Vrms
Corrente de entrada do
CCFL
Temperatura de operacao
In_ - 10.0 mArms
TOP
0 50 °C
Tabela VILIII - Diagrama de tempo do Ciclo de Leitura entre o AT89C52 e o
HDM 128GS24 (adaptada de HANTRONIX INC., 1999).
display grafico
ITEM SIMBOLO CONDIcOES MIN MAX UNIDADE
C / D Set up time tCDS 100 - ns
C / D Hold time tCDH - 10 - ns
—CE, —RD, —WR pulse tCE, tRD,
- 80 - ns
width
tWR
Access time tACC - - 150 ns
Output hold time tOH - 10 50 ns
Tabela VII.IV - Diagrama de tempo do Ciclo de Escrita entre o AT89C52 e o
HDM 128GS24 (adaptada de HANTRONIX INC., 1999).
display grafico
ITEM SIMBOLO CONDIcOES MIN MAX UN.
C / D Set up time tCDS 100 - ns
C / D Hold time tCDH - 10 - ns
—CE, —RD, —WR tCE, tRD,
pulse width
tWR
80 - ns
Data set up time tDS - 80 - ns
Data hold time tDH 40 - ns

Pin Connections
PIN NO. I SYMBOL I
FG
2 V5is
Fr itrrie g•our d
OV
FUNCTION
DATA CONNECTOR
Grouna
3 V:3 5V cower supply for logic
4 V, -12.810 Opera ling ',forage for LC
WR L Dcea mile
RD L Galia rear
CL L Chip enable
B CD i-i Cornrnard, L Dula
9 Ni1C No connect an
RESET
DBO
DB1
052
DB3
DBE
DB5
Ht
056 Hrr
"...a
Las
18 DB/
. 9
Is Ht Cc:Ai:111r select
20 RV Di ploy reverse
113
Figura VIII - Pinagem referente ao modulo display HANTRONIX HDM 128GS24Y-1 (adaptada
de HANTRONIX INC., 1999)
Obs. 0 backlight CCFL é urn tipo de lampada fluorescente de dimensoes fisicas reduzidas.
Para aciona-la ha necessidade de uma tensao entre 900 e 1500Volts, proporcionada por urn
inversor CC-CA.
DIAGRAMA DE TEMPO DO DISPLAY HDM 128GS24
Para confeccionar o software,
deve ser seguido o diagrama de tempo da Figura V.III.
C/D
tCDS
..__AC D H
CE
RD WR
tCE, tRD, tWR
1
tDS
DO — D7
(Write)
tDH
DO —07
(Read)
ea- tAC C
tOH
Figura VILII - Diagrama de tempo para comunicacao do microcontrolador AT89C52 corn o
display grafico HDM 128GS24 (adaptada de HANTRONIX INC., 1999).

114
ANEXO VIII
FOTOS DAS PLATAFORMAS DE HARDWARE DESENVOLVIDAS

115
FOTOS DAS PLATAFORMAS DE HARDWARE DESENVOLVIDAS
Figura 'VIII.' - Plataforma inicial do
hardware da incubadora neonatal microprocessada
Figura VIII.II - Placa de circuito impresso representando o hardware final da incubadora neonatal
microprocessada (lado dos componentes).

116
Figura VIII.III - Hardware final da incubadora (vista frontal do LCD grafico e a
placa do teclado)
Figura VIEW - Incubadora Neonatal RNP 225 Microprocessada, resultado da parceria
KSS/CEFET-PR

117
Figura VIII.V - Painel frontal da Incubadora Neonatal RNP 225 Microprocessada, da empresa
KSS - Equipamentos Medicos LTDA
Figura VIII.VI - Nebulizador ultra-s8nico da marca WATERCLEAR
utilizado para produzir
vapor d'agua para o compartimento do RN.

118
Figura VIII.VII - Incubadora em modo ITC e temperatura de controle em 37.1°C. Acima dos
37°C ha indicacao corn o led amarelo no canto superior direito a fim de informar o corpo clinico
que a temperatura de controle passou dos 37°C.
uaciade
72
Relativa
%
Figura VIILVIII - Incubadora em ITC, temperatura do RN marcando 38°C, ha indicacao visual
e sonora, ao mesmo tempo em que ha o corte da corrente eletrica para a resistencia de
aquecimento e a indicacao de temperatura alta.

119
Figura VIII.IX - Foto do display gifico indicando o espaco reservado para os alarmes e demais
informacoes do status da incubadora

120
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. ABNT (Associacao Brasileira de Normas Tecnicas): Norma NBR IEC 601-2-19 -
Equipamento eletromedico Parte 2: Prescricoes particulares para seguranca de
incubadoras neonatais para recem-nascidos (RN), Rio de Janeiro - RJ, abril de
1997.
2. ALVES FILHO, N. Manual de Perinatologia, 2' ed. Rio de Janeiro - RJ: ed. MEDSI,
1995, p.533 - 536.
3. ATMEL SEMICONDUCTORS, http://www.atmel.com/, pagina da internet acessada
em 13/01/1998.
4. AVERY, G. B. Neonatologia: Fisiopatologia e Tratamento do Recem Nascido, 2'
ed.: Editora MEDSI, 1984.
5. CRM-PR (Conselho Regional de Medicina) - Parana, Falta de vagas em UTI's (Unidades
de Terapia Intensiva) neonatal: N° 37, ano IV, junho2000.
6. CLONERTY, J. P.; STARK, A. R. Manual de Neonatologia, 3' edicao, editora
MEDSI, 1993.
7. DALLAS SEMICONDUCTORS, http://www.dalsemi.com/, pagina da internet acessada
em 12/05/1997.
8. D.O.U. (Diario Oficial da Unido), Ministerio da Sande, 1°/09/1999.
9. FANAROFF, A. A.; MARTIN, R. J.
fetus and infant, vol 1, 5' ed. MOSBY, 1992.
Neonatal-Perinatal Medicine, Diseases of the
10.FANAROFF, A. A.; KLAUS, M. H. Alto Risco em Neonatologia, 4' ed.: Editora
Guanabara Koogan, 1995.

121
11. HANTRONIX, INC., http://www.hantronix.com/, pagina da internet acessada em
05/07/1999
12. I2C, http://www.microsoft.com/hwdev/devdes/i2c.htm, pagina da internet acessada em
18/11/2000
13. INMETRO (Instituto Nacional de Normatizacao e Metrologia) Laboratorios de Certificacao
para Eletromedicos no Brasil; e-mail enviado em 16/08/2000 por Suzana
Moura; Divisao de certificacao de Produto DINQP/DICEP; Rua St' Alexandrina, 416 -
7° andar, Rio de Janeiro - RJ- ssmoura@inmetro.gov.br
14. INMETRO (Instituto Nacional de Normatizacdo e Metrologia) Norma NIE-DINQP-
068 -
Regra Especifica para a Certificacio de Equipamentos Eletromedicos, Rio
de Janeiro - RJ, Junho de 1998.
15. INTERFACE I2C, http://www.ping.be/--ping0751/i2chisto.htm, pagina da internet a-
cessada em 06/08/2000
16. MARCONDES, E. Pediatria Basica, vol.1, 7a ed.: ed. SARVIER, 1987, p.310-349.
17. MAUSUBI, F. Perguntas e Respostas de Neonatologia e Perinatologia; Editora
MANGLE, 1977.
18. NATIONAL SEMICONDUCTORS, http://www.national.com/, pagina da intemet acessada
em 30/08/1999.
19. ORLAND, M. J.; SALTMAN, R. J. Manual de Terapeutica Clinica - Emergencias
Clinicas, 25a ed.: ed. MEDSI, 1988, p.528.
20. OHMIC INSTRUMENTS, Ohmic Instruments CO.: 508 August Street, Easton, Maryland
21601, United States, enviado por fax dia 12/04/1999

122
21. SEGRE, C. A. M. RN (Recem -Nascido), 2a ed.: ed. SARVIER, 1985, p.109-112.
22. ZHAO, Z.; TOMIZUKA, M.; ISAKA, S. Fuzzy Gain Scheduling of PID Controllers,
IEEE transactions on systems, Man and Cybernetics, vol. 23, N°5, setembro/outubro
1993, p. 1392